लिथियम बैटरी तकनीक क्या है?

लिथियम बैटरी अपने उच्च ऊर्जा घनत्व और प्रति चक्र कम लागत के कारण अन्य बैटरी केमिस्ट्री से अलग हैं।हालाँकि, "लिथियम बैटरी" एक अस्पष्ट शब्द है।लिथियम बैटरी के लगभग छह सामान्य रसायन हैं, सभी के अपने अनूठे फायदे और नुकसान हैं।नवीकरणीय ऊर्जा अनुप्रयोगों के लिए प्रमुख रसायन शास्त्र है लिथियम आयरन फॉस्फेट (LiFePO4) .इस रसायन में उत्कृष्ट थर्मल स्थिरता, उच्च वर्तमान रेटिंग, लंबे चक्र जीवन और दुरुपयोग के प्रति सहिष्णुता के साथ उत्कृष्ट सुरक्षा है।

लिथियम आयरन फॉस्फेट (LiFePO4) लगभग सभी अन्य लिथियम केमिस्ट्री की तुलना में अत्यंत स्थिर लिथियम रसायन है।बैटरी को स्वाभाविक रूप से सुरक्षित कैथोड सामग्री (आयरन फॉस्फेट) के साथ इकट्ठा किया जाता है।अन्य लिथियम केमिस्ट्री की तुलना में आयरन फॉस्फेट एक मजबूत आणविक बंधन को बढ़ावा देता है, जो अत्यधिक चार्जिंग स्थितियों का सामना करता है, चक्र जीवन को बढ़ाता है, और कई चक्रों में रासायनिक अखंडता बनाए रखता है।यह वही है जो इन बैटरियों को उनकी महान तापीय स्थिरता, लंबा चक्र जीवन और दुरुपयोग के प्रति सहनशीलता प्रदान करता है। LiFePO4 बैटरी ज़्यादा गरम होने का खतरा नहीं है, न ही वे 'थर्मल रनवे' के लिए तैयार हैं और इसलिए कठोर गलत व्यवहार या कठोर पर्यावरणीय परिस्थितियों के अधीन होने पर ज़्यादा गरम या प्रज्वलित नहीं होते हैं।

फ्लडेड लेड-एसिड और अन्य बैटरी केमिस्ट्री के विपरीत, लिथियम बैटरी हाइड्रोजन और ऑक्सीजन जैसी खतरनाक गैसों को बाहर नहीं निकालती हैं।सल्फ्यूरिक एसिड या पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड जैसे कास्टिक इलेक्ट्रोलाइट्स के संपर्क में आने का भी कोई खतरा नहीं है।ज्यादातर मामलों में, इन बैटरियों को सीमित क्षेत्रों में विस्फोट के जोखिम के बिना संग्रहीत किया जा सकता है और ठीक से डिज़ाइन किए गए सिस्टम को सक्रिय शीतलन या वेंटिंग की आवश्यकता नहीं होनी चाहिए।

लिथियम बैटरी कई कोशिकाओं से बनी एक असेंबली है, जैसे लीड-एसिड बैटरी और कई अन्य बैटरी प्रकार।लीड-एसिड बैटरी में 2V/सेल का नाममात्र वोल्टेज होता है, जबकि लिथियम बैटरी सेल में 3.2V का नाममात्र वोल्टेज होता है।इसलिए, एक 12V बैटरी प्राप्त करने के लिए आपके पास आमतौर पर एक श्रृंखला में चार सेल जुड़े होंगे।यह एक का नाममात्र वोल्टेज बना देगा लीफिपो4 12.8वी .एक श्रंखला में जुड़े आठ सेल बनाते हैं a 24 वी बैटरी 25.6V के नाममात्र वोल्टेज के साथ और एक श्रृंखला में जुड़े सोलह सेल एक बनाते हैं 48 वी बैटरी 51.2V के नाममात्र वोल्टेज के साथ।ये वोल्टेज आपके ठेठ के साथ बहुत अच्छा काम करते हैं 12V, 24V और 48V इनवर्टर .

लिथियम बैटरी का उपयोग अक्सर लीड-एसिड बैटरी को सीधे बदलने के लिए किया जाता है क्योंकि उनके पास समान चार्जिंग वोल्टेज होते हैं।एक चार सेल LiFePO4 बैटरी (12.8V), आमतौर पर अधिकतम चार्ज वोल्टेज 14.4-14.6V के बीच होगा (निर्माताओं की सिफारिशों के आधार पर)।लिथियम बैटरी के लिए अद्वितीय क्या है कि इसे अवशोषण चार्ज की आवश्यकता नहीं होती है या महत्वपूर्ण समय के लिए निरंतर वोल्टेज स्थिति में रखा जाता है।आमतौर पर, जब बैटरी अधिकतम चार्ज वोल्टेज तक पहुँच जाती है तो उसे चार्ज करने की आवश्यकता नहीं होती है।LiFePO4 बैटरियों की डिस्चार्ज विशेषताएँ भी अद्वितीय हैं।निर्वहन के दौरान, लिथियम बैटरी आमतौर पर लोड के तहत सीसा-एसिड बैटरी की तुलना में बहुत अधिक वोल्टेज बनाए रखेगी।लिथियम बैटरी के लिए पूर्ण चार्ज से 75% डिस्चार्ज तक केवल वोल्ट के कुछ दसवें हिस्से को गिराना असामान्य नहीं है।इससे यह बताना मुश्किल हो सकता है कि बैटरी निगरानी उपकरण के बिना कितनी क्षमता का उपयोग किया गया है।

लेड-एसिड बैटरियों पर लिथियम का एक महत्वपूर्ण लाभ यह है कि वे घाटे वाली साइकिलिंग से पीड़ित नहीं होते हैं।अनिवार्य रूप से, यह तब होता है जब अगले दिन फिर से डिस्चार्ज होने से पहले बैटरी को पूरी तरह से चार्ज नहीं किया जा सकता है।यह लेड-एसिड बैटरियों के साथ एक बहुत बड़ी समस्या है और यदि इस तरीके से बार-बार चक्रित किया जाए तो यह महत्वपूर्ण प्लेट क्षरण को बढ़ावा दे सकता है।LiFePO4 बैटरियों को नियमित रूप से पूरी तरह से चार्ज करने की आवश्यकता नहीं है।वास्तव में, पूर्ण चार्ज के बजाय मामूली आंशिक चार्ज के साथ समग्र जीवन प्रत्याशा में थोड़ा सुधार करना संभव है।

सौर विद्युत प्रणालियों को डिजाइन करते समय दक्षता एक बहुत ही महत्वपूर्ण कारक है।औसत लीड-एसिड बैटरी की राउंड-ट्रिप दक्षता (पूर्ण से मृत और वापस पूर्ण तक) लगभग 80% है।अन्य रसायन और भी खराब हो सकते हैं।लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी की राउंड-ट्रिप ऊर्जा दक्षता 95-98% से ऊपर है।यह अकेले सर्दियों के दौरान सौर ऊर्जा की कमी वाले सिस्टम के लिए एक महत्वपूर्ण सुधार है, जनरेटर चार्जिंग से ईंधन की बचत जबरदस्त हो सकती है।लीड-एसिड बैटरी का अवशोषण चार्ज चरण विशेष रूप से अक्षम है, जिसके परिणामस्वरूप 50% या उससे भी कम की क्षमता होती है।लिथियम बैटरी को ध्यान में रखते हुए चार्ज को अवशोषित नहीं करते हैं, पूरी तरह से डिस्चार्ज होने से पूरी तरह से चार्ज करने का समय दो घंटे जितना कम हो सकता है।यह भी ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि लिथियम बैटरी लगभग पूर्ण निर्वहन से गुजर सकती है जैसा कि बिना किसी प्रतिकूल प्रभाव के मूल्यांकन किया गया है।हालांकि, यह सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है कि अलग-अलग कोशिकाएं ओवर-डिस्चार्ज न हों।यह एकीकृत का काम है बैटरी प्रबंधन प्रणाली (बीएमएस) .

लिथियम बैटरी की सुरक्षा और विश्वसनीयता एक बड़ी चिंता है, इस प्रकार सभी विधानसभाओं में एक एकीकृत होना चाहिए बैटरी प्रबंधन प्रणाली (बीएमएस) .बीएमएस एक ऐसी प्रणाली है जो "सुरक्षित संचालन क्षेत्र" के बाहर कोशिकाओं को मॉनिटर, मूल्यांकन, संतुलन और संचालन से बचाता है।BMS एक लिथियम बैटरी सिस्टम का एक आवश्यक सुरक्षा घटक है, जो बैटरी के भीतर की कोशिकाओं की निगरानी और सुरक्षा करता है, ओवर करंट, अंडर / ओवर वोल्टेज, अंडर / ओवर टेम्परेचर और बहुत कुछ।एक LiFePO4 सेल स्थायी रूप से क्षतिग्रस्त हो जाएगी यदि सेल का वोल्टेज 2.5V से कम हो जाता है, यह भी स्थायी रूप से क्षतिग्रस्त हो जाएगा यदि सेल का वोल्टेज 4.2V से अधिक हो जाता है।बीएमएस प्रत्येक सेल की निगरानी करता है और अंडर/ओवरवॉल्टेज के मामले में कोशिकाओं को नुकसान से बचाएगा।

BMS की एक अन्य आवश्यक जिम्मेदारी चार्जिंग के दौरान पैक को संतुलित करना है, यह सुनिश्चित करना कि सभी सेल बिना ओवरचार्जिंग के फुल चार्ज हो जाएं।LiFePO4 बैटरी के सेल चार्ज चक्र के अंत में स्वचालित रूप से संतुलित नहीं होंगे।कोशिकाओं के माध्यम से प्रतिबाधा में मामूली भिन्नताएं होती हैं और इस प्रकार कोई भी कोशिका 100% समान नहीं होती है।इसलिए, साइकिल चलाने पर, कुछ सेल दूसरों की तुलना में पूरी तरह से चार्ज या डिस्चार्ज हो जाएंगे।यदि कोशिकाएं संतुलित नहीं हैं तो समय के साथ कोशिकाओं के बीच अंतर काफी बढ़ जाएगा।

में शीशा अम्लीय बैटरी , एक या एक से अधिक सेल पूरी तरह से चार्ज होने पर भी करंट प्रवाहित होता रहेगा।यह का परिणाम है बैटरी के भीतर इलेक्ट्रोलिसिस हो रहा है, पानी हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में विभाजित हो रहा है।यह करंट अन्य कोशिकाओं को पूरी तरह से चार्ज करने में मदद करता है, इस प्रकार स्वाभाविक रूप से सभी कोशिकाओं पर चार्ज को संतुलित करता है।हालांकि, एक पूरी तरह से चार्ज लिथियम सेल में बहुत अधिक प्रतिरोध होगा और बहुत कम धारा प्रवाहित होगी।इसलिए लैगिंग सेल पूरी तरह से चार्ज नहीं होंगे।संतुलन के दौरान बीएमएस पूरी तरह चार्ज कोशिकाओं पर एक छोटा भार लागू करेगा, इसे ओवरचार्जिंग से रोक देगा और अन्य कोशिकाओं को पकड़ने की अनुमति देगा।

लिथियम बैटरी अन्य बैटरी केमिस्ट्री की तुलना में कई लाभ प्रदान करती हैं।वे एक सुरक्षित और भरोसेमंद बैटरी समाधान हैं, जिसमें थर्मल पलायन और/या विनाशकारी मंदी का कोई डर नहीं है, जो अन्य लिथियम बैटरी प्रकारों से एक महत्वपूर्ण संभावना है।ये बैटरियां बहुत लंबा चक्र जीवन प्रदान करती हैं, यहां तक ​​कि कुछ निर्माता 10,000 चक्र तक बैटरी की वारंटी भी देते हैं।C/2 से लगातार उच्च डिस्चार्ज और रिचार्ज दर और 98% तक की राउंड-ट्रिप दक्षता के साथ, यह कोई आश्चर्य नहीं है कि ये बैटरी उद्योग के भीतर कर्षण प्राप्त कर रही हैं। लिथियम आयरन फॉस्फेट (LiFePO4) एक उत्तम है ऊर्जा भंडारण समाधान .