Apa itu Teknologi Baterai Litium?

Baterai litium berbeda dari bahan kimia baterai lainnya karena kepadatan energinya yang tinggi dan biaya per siklus yang rendah.Namun, "baterai lithium" adalah istilah yang ambigu.Ada sekitar enam kimia umum baterai litium, semuanya dengan kelebihan dan kekurangan uniknya sendiri.Untuk aplikasi energi terbarukan, bahan kimia yang dominan adalah Litium Besi Fosfat (LiFePO4) .Bahan kimia ini memiliki keamanan yang sangat baik, dengan stabilitas termal yang tinggi, peringkat arus yang tinggi, masa pakai yang lama, dan toleransi terhadap penyalahgunaan.

Litium Besi Fosfat (LiFePO4) adalah kimia litium yang sangat stabil jika dibandingkan dengan hampir semua kimia litium lainnya.Baterai dirakit dengan bahan katoda yang aman secara alami (besi fosfat).Dibandingkan dengan kimia litium lainnya, besi fosfat mempromosikan ikatan molekul yang kuat, yang tahan terhadap kondisi pengisian daya yang ekstrim, memperpanjang umur siklus, dan mempertahankan integritas kimia selama banyak siklus.Inilah yang memberi baterai ini stabilitas termal yang hebat, masa pakai yang lama, dan toleransi terhadap penyalahgunaan. baterai LiFePO4 tidak rentan terhadap panas berlebih, juga tidak dibuang ke 'pelarian termal' dan karena itu tidak terlalu panas atau terbakar saat mengalami kesalahan penanganan yang ketat atau kondisi lingkungan yang keras.

Tidak seperti timbal-asam yang tergenang air dan bahan kimia baterai lainnya, baterai litium tidak mengeluarkan gas berbahaya seperti hidrogen dan oksigen.Juga tidak ada bahaya paparan elektrolit kaustik seperti asam sulfat atau kalium hidroksida.Dalam kebanyakan kasus, baterai ini dapat disimpan di area tertutup tanpa risiko ledakan dan sistem yang dirancang dengan baik tidak memerlukan pendinginan atau ventilasi aktif.

Baterai lithium adalah rakitan yang terdiri dari banyak sel, seperti baterai timbal-asam dan banyak jenis baterai lainnya.Baterai timbal-asam memiliki tegangan nominal 2V/sel, sedangkan sel baterai lithium memiliki tegangan nominal 3,2V.Oleh karena itu, untuk mencapai baterai 12V biasanya Anda memiliki empat sel yang terhubung secara seri.Ini akan membuat tegangan nominal a LiFePO4 12.8V .Delapan sel yang dihubungkan secara seri menghasilkan a baterai 24V dengan tegangan nominal 25.6V dan enam belas sel yang dihubungkan secara seri membuat a baterai 48V dengan tegangan nominal 51.2V.Tegangan ini bekerja sangat baik dengan tipikal Anda Inverter 12V, 24V, dan 48V .

Baterai litium sering digunakan untuk menggantikan baterai timbal-asam secara langsung karena memiliki voltase pengisian yang sangat mirip.Empat sel Baterai LiFePO4 (12.8V), biasanya akan memiliki tegangan pengisian maksimum antara 14,4-14,6V (tergantung pada rekomendasi pabrikan).Yang unik dari baterai litium adalah baterai ini tidak membutuhkan daya serap atau disimpan dalam kondisi voltase konstan untuk jangka waktu yang lama.Biasanya, ketika baterai mencapai tegangan muatan maksimum, baterai tidak perlu lagi diisi.Karakteristik pengosongan baterai LiFePO4 juga unik.Selama pengosongan, baterai litium akan mempertahankan voltase yang jauh lebih tinggi daripada baterai timbal-asam yang biasanya dibebani.Tidak jarang baterai lithium hanya turun beberapa persepuluh volt dari muatan penuh hingga 75% habis.Ini dapat mempersulit untuk mengetahui berapa banyak kapasitas yang telah digunakan tanpa peralatan pemantauan baterai.

Keuntungan yang signifikan dari baterai lithium dibandingkan baterai timbal-asam adalah baterai ini tidak mengalami siklus defisit.Intinya, ini adalah saat baterai tidak dapat terisi penuh sebelum habis lagi keesokan harinya.Ini adalah masalah yang sangat besar dengan baterai timbal-asam dan dapat menyebabkan degradasi pelat yang signifikan jika berulang kali didaur ulang dengan cara ini.Baterai LiFePO4 tidak perlu diisi penuh secara teratur.Faktanya, mungkin untuk sedikit meningkatkan harapan hidup secara keseluruhan dengan sedikit pengisian daya parsial alih-alih pengisian penuh.

Efisiensi adalah faktor yang sangat penting ketika merancang sistem listrik tenaga surya.Efisiensi bolak-balik (dari penuh ke mati dan kembali ke penuh) rata-rata baterai timbal-asam adalah sekitar 80%.Bahan kimia lain bisa lebih buruk.Efisiensi energi bolak-balik baterai Litium Besi Fosfat mencapai 95-98%.Ini saja merupakan peningkatan yang signifikan untuk sistem yang kekurangan tenaga surya selama musim dingin, penghematan bahan bakar dari pengisian generator bisa sangat luar biasa.Tahap muatan penyerapan baterai timbal-asam sangat tidak efisien, menghasilkan efisiensi 50% atau bahkan kurang.Mengingat baterai litium tidak menyerap daya, waktu pengisian daya dari benar-benar habis hingga penuh bisa hanya dua jam.Penting juga untuk dicatat bahwa baterai litium dapat mengalami pengosongan yang hampir sempurna seperti yang diperingkat tanpa efek samping yang signifikan.Namun, penting untuk memastikan sel-sel individu tidak kelebihan muatan.Ini adalah tugas yang terintegrasi Sistem Manajemen Baterai (BMS) .

Keamanan dan keandalan baterai lithium menjadi perhatian besar, sehingga semua rakitan harus terintegrasi Sistem Manajemen Baterai (BMS) .BMS adalah sistem yang memantau, mengevaluasi, menyeimbangkan, dan melindungi sel agar tidak beroperasi di luar "Area Operasi Aman".BMS adalah komponen keselamatan penting dari sistem baterai lithium, memantau dan melindungi sel-sel di dalam baterai terhadap arus berlebih, tegangan di bawah/di atas, suhu di bawah/di atas, dan lainnya.Sel LiFePO4 akan rusak permanen jika voltase sel turun menjadi kurang dari 2,5V, juga akan rusak permanen jika voltase sel naik menjadi lebih dari 4,2V.BMS memonitor setiap sel dan akan mencegah kerusakan pada sel-sel dalam kasus under/overvoltage.

Tanggung jawab penting lainnya dari BMS adalah untuk menyeimbangkan paket selama pengisian daya, menjamin semua sel terisi penuh tanpa pengisian berlebih.Sel-sel baterai LiFePO4 tidak akan seimbang secara otomatis pada akhir siklus pengisian daya.Ada sedikit variasi dalam impedansi melalui sel dan dengan demikian tidak ada sel yang 100% identik.Oleh karena itu, saat bersepeda, beberapa sel akan terisi penuh atau habis lebih awal dari yang lain.Variasi antar sel akan meningkat secara signifikan dari waktu ke waktu jika sel tidak seimbang.

Di baterai timbal-asam , arus akan terus mengalir meskipun satu atau lebih sel terisi penuh.Ini adalah hasil dari elektrolisis terjadi di dalam baterai, air terbelah menjadi hidrogen dan oksigen.Arus ini membantu mengisi penuh sel lain, sehingga secara alami menyeimbangkan muatan pada semua sel.Namun, sel litium yang terisi penuh akan memiliki resistansi yang sangat tinggi dan arus yang mengalir sangat sedikit.Oleh karena itu, sel yang tertinggal tidak akan terisi penuh.Selama penyeimbangan, BMS akan menerapkan beban kecil ke sel yang terisi penuh, mencegahnya dari pengisian daya yang berlebihan dan memungkinkan sel lain untuk mengejar ketinggalan.

Baterai litium menawarkan banyak manfaat dibandingkan bahan kimia baterai lainnya.Mereka adalah solusi baterai yang aman dan andal, tanpa rasa takut akan pelarian termal dan/atau bencana kehancuran, yang merupakan kemungkinan signifikan dari jenis baterai litium lainnya.Baterai ini menawarkan masa pakai yang sangat lama, dengan beberapa produsen bahkan menjamin baterai hingga 10.000 siklus.Dengan tingkat pengosongan dan pengisian ulang yang tinggi di atas C/2 terus menerus dan efisiensi bolak-balik hingga 98%, tidak heran baterai ini mendapatkan daya tarik dalam industri. Litium Besi Fosfat (LiFePO4) adalah sempurna solusi penyimpanan energi .