Que é a tecnoloxía de batería de litio?

As baterías de litio distínguense doutras químicas de baterías pola súa alta densidade de enerxía e baixo custo por ciclo.Non obstante, "batería de litio" é un termo ambiguo.Hai preto de seis químicas comúns de baterías de litio, todas coas súas propias vantaxes e desvantaxes únicas.Para as aplicacións de enerxías renovables, a química predominante é Fosfato de ferro de litio (LiFePO4) .Esta química ten unha excelente seguridade, cunha gran estabilidade térmica, altas clasificacións de corrente, ciclo de vida longo e tolerancia ao abuso.

Fosfato de ferro de litio (LiFePO4) é unha química de litio extremadamente estable en comparación con case todas as outras químicas de litio.A batería está montada cun material de cátodo naturalmente seguro (fosfato de ferro).En comparación con outras químicas de litio, o fosfato de ferro promove unha forte unión molecular, que soporta condicións de carga extremas, prolonga a vida do ciclo e mantén a integridade química durante moitos ciclos.Isto é o que lle confire a estas baterías a súa gran estabilidade térmica, ciclo de vida longo e tolerancia ao abuso. Baterías LiFePO4 non son propensos a quentarse en exceso, nin están dispostos a "fuga térmica" e, polo tanto, non se quentan en exceso nin se inflaman cando se someten a un mal manexo rigoroso ou a duras condicións ambientais.

A diferenza das químicas de chumbo-ácido e outras baterías inundadas, as baterías de litio non expulsan gases perigosos como o hidróxeno e o osíxeno.Tampouco hai perigo de exposición a electrólitos cáusticos como o ácido sulfúrico ou o hidróxido de potasio.Na maioría dos casos, estas baterías pódense almacenar en áreas confinadas sen risco de explosión e un sistema deseñado correctamente non debería requirir refrixeración ou ventilación activa.

As baterías de litio son un conxunto composto por moitas células, como as baterías de chumbo-ácido e moitos outros tipos de baterías.As baterías de chumbo-ácido teñen unha tensión nominal de 2 V/célula, mentres que as baterías de litio teñen unha tensión nominal de 3,2 V.Polo tanto, para conseguir unha batería de 12 V normalmente terás catro celas conectadas en serie.Isto fará que a tensión nominal de a LiFePO4 12,8 V .Oito celas conectadas nunha serie forman a batería de 24 V cunha tensión nominal de 25,6 V e dezaseis celas conectadas en serie fan a Batería de 48 V cunha tensión nominal de 51,2 V.Estas tensións funcionan moi ben co teu típico Inversores de 12 V, 24 V e 48 V .

As baterías de litio úsanse a miúdo para substituír directamente ás baterías de chumbo-ácido porque teñen voltaxes de carga moi similares.Un de catro celas Batería LiFePO4 (12,8 V), normalmente terá unha tensión de carga máxima entre 14,4-14,6 V (dependendo das recomendacións do fabricante).O único dunha batería de litio é que non necesita unha carga de absorción nin que se manteña nun estado de tensión constante durante períodos de tempo significativos.Normalmente, cando a batería alcanza a tensión de carga máxima, xa non precisa cargala.As características de descarga das baterías LiFePO4 tamén son únicas.Durante a descarga, as baterías de litio manterán unha tensión moito máis alta que as baterías de chumbo-ácido normalmente con carga.Non é raro que unha batería de litio só caia unhas décimas de voltios desde unha carga completa ata un 75 % descargada.Isto pode dificultar saber canta capacidade se utilizou sen un equipo de monitorización da batería.

Unha vantaxe significativa do litio fronte ás baterías de chumbo-ácido é que non sofren de ciclos deficitarios.Esencialmente, é cando as baterías non se poden cargar completamente antes de descargarse de novo ao día seguinte.Este é un problema moi grande coas baterías de chumbo-ácido e pode promover unha degradación significativa das placas se se realiza un ciclo repetido deste xeito.As baterías LiFePO4 non necesitan cargarse completamente regularmente.De feito, é posible mellorar lixeiramente a esperanza de vida xeral cunha lixeira carga parcial en lugar dunha carga completa.

A eficiencia é un factor moi importante á hora de deseñar sistemas eléctricos solares.A eficiencia de ida e volta (de cheo a morto e de volta a cheo) da batería de chumbo-ácido media é dun 80%.Outras químicas poden ser aínda peores.A eficiencia enerxética de ida e volta dunha batería de fosfato de ferro de litio é superior ao 95-98%.Só isto supón unha mellora significativa para os sistemas sen enerxía solar durante o inverno, o aforro de combustible coa carga do xerador pode ser tremendo.A fase de carga de absorción das baterías de chumbo-ácido é particularmente ineficiente, o que resulta en eficiencias do 50% ou incluso inferiores.Tendo en conta que as baterías de litio non absorben a carga, o tempo de carga desde que están completamente descargadas ata que están completamente cheas pode ser de tan só dúas horas.Tamén é importante ter en conta que unha batería de litio pode sufrir unha descarga case completa, segundo a clasificación, sen efectos adversos significativos.Non obstante, é importante asegurarse de que as células individuais non se descarguen en exceso.Este é o traballo dos integrados Sistema de xestión de baterías (BMS) .

A seguridade e fiabilidade das baterías de litio son unha gran preocupación, polo que todos os conxuntos deben ter un integrado Sistema de xestión de baterías (BMS) .O BMS é un sistema que supervisa, avalía, equilibra e protexe as células de funcionar fóra da "Área de operación segura".O BMS é un compoñente de seguridade esencial dun sistema de batería de litio, que supervisa e protexe as células da batería contra a sobrecorriente, a baixa/sobretensión, a baixa/sobre temperatura e moito máis.Unha célula LiFePO4 danarase permanentemente se a tensión da célula cae algunha vez a menos de 2,5 V, tamén se danará permanentemente se a tensión da célula aumenta a máis de 4,2 V.O BMS monitoriza cada cela e evitará danos nas celas en caso de sub/sobretensión.

Outra responsabilidade esencial do BMS é equilibrar o paquete durante a carga, garantindo que todas as células teñan unha carga completa sen sobrecargar.As células dunha batería LiFePO4 non se equilibrarán automaticamente ao final do ciclo de carga.Hai lixeiras variacións na impedancia a través das celas e, polo tanto, ningunha célula é 100% idéntica.Polo tanto, cando se ciclan, algunhas celas cargaranse ou descargaranse completamente antes que outras.A varianza entre as células aumentará significativamente co paso do tempo se as células non están equilibradas.

En baterías de plomo-ácido , a corrente seguirá circulando aínda que unha ou máis celas estean completamente cargadas.Este é un resultado de a electrólise ten lugar dentro da batería, a auga dividíndose en hidróxeno e osíxeno.Esta corrente axuda a cargar completamente outras células, equilibrando así naturalmente a carga en todas as células.Non obstante, unha célula de litio totalmente cargada terá unha resistencia moi alta e circulará moi pouca corrente.Polo tanto, as células atrasadas non estarán completamente cargadas.Durante o equilibrado, o BMS aplicará unha pequena carga ás células totalmente cargadas, evitando que se sobrecarguen e permitindo que as outras células se poñan ao día.

As baterías de litio ofrecen moitos beneficios sobre outras químicas de baterías.Son unha solución de batería segura e fiable, sen medo a fugas térmicas e/ou fusión catastrófica, o que é unha posibilidade significativa doutros tipos de baterías de litio.Estas baterías ofrecen ciclos de vida extremadamente longos, e algúns fabricantes incluso garanten baterías de ata 10.000 ciclos.Con altas taxas de descarga e recarga superiores a C/2 continua e unha eficiencia de ida e volta de ata o 98 %, non é de estrañar que estas baterías estean gañando tracción no sector. Fosfato de ferro de litio (LiFePO4) é un perfecto solución de almacenamento de enerxía .