리튬 배터리 기술이란 무엇입니까?

리튬 배터리는 높은 에너지 밀도와 낮은 사이클당 비용으로 인해 다른 배터리 화학 물질과 차별화됩니다. 하지만 '리튬 배터리'는 모호한 용어다. 리튬 배터리에는 약 6가지 일반적인 화학 물질이 있으며, 모두 고유한 장점과 단점이 있습니다. 재생 에너지 응용 분야의 경우 지배적인 화학은 다음과 같습니다. 리튬인산철(LiFePO4) . 이 화학물질은 뛰어난 열 안정성, 높은 정격 전류, 긴 사이클 수명, 남용에 대한 내성 등 탁월한 안전성을 갖추고 있습니다.

리튬인산철(LiFePO4) 거의 모든 다른 리튬 화학과 비교할 때 리튬 화학은 매우 안정적입니다. 배터리는 자연적으로 안전한 양극재(인산철)로 조립되었습니다. 다른 리튬 화학 물질과 비교하여 인산 철은 강력한 분자 결합을 촉진하여 극한의 충전 조건을 견디고 사이클 수명을 연장하며 여러 사이클에 걸쳐 화학적 무결성을 유지합니다. 이것이 바로 배터리에 뛰어난 열 안정성, 긴 수명, 남용에 대한 내성을 제공하는 이유입니다. LiFePO4 배터리 과열되는 경향이 없으며 '열 폭주' 현상이 발생하지 않으므로 엄격한 잘못된 취급이나 열악한 환경 조건에서도 과열되거나 발화되지 않습니다.

침수된 납산 및 기타 배터리 화학 물질과 달리 리튬 배터리는 수소 및 산소와 같은 위험한 가스를 배출하지 않습니다. 황산이나 수산화칼륨과 같은 가성 전해질에 노출될 위험도 없습니다. 대부분의 경우 이러한 배터리는 폭발 위험 없이 밀폐된 공간에 보관할 수 있으며 적절하게 설계된 시스템에는 능동 냉각이나 환기가 필요하지 않습니다.

리튬 배터리는 납축 배터리 및 기타 여러 배터리 유형과 같은 많은 셀로 구성된 어셈블리입니다. 납산 배터리의 공칭 전압은 2V/셀인 반면, 리튬 배터리 셀의 공칭 전압은 3.2V입니다. 따라서 12V 배터리를 얻으려면 일반적으로 4개의 셀을 직렬로 연결해야 합니다. 이것은 공칭 전압을 만들 것입니다 LiFePO4 12.8V . 8개의 셀이 직렬로 연결되어 24V 배터리 25.6V의 공칭 전압과 16개의 셀을 직렬로 연결하여 48V 배터리 공칭 전압은 51.2V입니다. 이 전압은 일반적인 전압과 매우 잘 작동합니다. 12V, 24V, 48V 인버터 .

리튬 배터리는 충전 전압이 매우 유사하기 때문에 납축 배터리를 직접 대체하는 데 자주 사용됩니다. 4셀 LiFePO4 배터리(12.8V), 일반적으로 최대 충전 전압은 14.4~14.6V입니다(제조업체의 권장 사항에 따라 다름). 리튬 배터리의 독특한 점은 흡수 전하가 필요하지 않거나 상당한 시간 동안 일정한 전압 상태로 유지될 필요가 없다는 것입니다. 일반적으로 배터리가 최대 충전 전압에 도달하면 더 이상 충전할 필요가 없습니다. LiFePO4 배터리의 방전 특성도 독특합니다. 방전 중에 리튬 배터리는 일반적으로 부하가 걸린 납축 배터리보다 훨씬 높은 전압을 유지합니다. 리튬 배터리가 완전 충전된 상태에서 75% 방전될 때까지 전압이 수십 분의 몇 볼트만 떨어지는 것은 드문 일이 아닙니다. 이로 인해 배터리 모니터링 장비 없이는 얼마나 많은 용량이 사용되었는지 파악하기 어려울 수 있습니다.

납산 배터리에 비해 리튬의 중요한 장점은 적자 사이클링이 발생하지 않는다는 것입니다. 본질적으로 이는 배터리가 다음 날 다시 방전되기 전에 완전히 충전될 수 없는 경우입니다. 이는 납산 배터리의 매우 큰 문제이며 이러한 방식으로 반복적으로 사이클링하면 심각한 플레이트 성능 저하를 촉진할 수 있습니다. LiFePO4 배터리는 정기적으로 완전히 충전할 필요가 없습니다. 실제로 완전 충전이 아닌 약간의 부분 충전으로 전체 기대 수명을 약간 향상시키는 것이 가능합니다.

태양광 전기 시스템을 설계할 때 효율성은 매우 중요한 요소입니다. 평균 납산 배터리의 왕복 효율(완전에서 완전 방전으로, 다시 완전 충전으로)은 약 80%입니다. 다른 화학물질은 더욱 악화될 수 있습니다. 리튬인산철 배터리의 왕복 에너지 효율은 95~98% 이상입니다. 이것만으로도 겨울 동안 태양 에너지가 부족한 시스템에 대한 상당한 개선이 이루어지며, 발전기 충전으로 인한 연료 절감 효과는 엄청날 수 있습니다. 납축전지의 흡수 충전 단계는 특히 비효율적이어서 효율이 50% 이하에 이릅니다. 리튬 배터리는 전하를 흡수하지 않는다는 점을 고려하면 완전히 방전된 후 완전 충전까지 충전 시간은 2시간 정도로 짧습니다. 리튬 배터리는 심각한 부작용 없이 정격에 따라 거의 완전히 방전될 수 있다는 점에 유의하는 것도 중요합니다. 그러나 개별 셀이 과방전되지 않도록 하는 것이 중요합니다. 이것이 바로 통합의 일이다. 배터리 관리 시스템(BMS) .

리튬 배터리의 안전성과 신뢰성은 큰 관심사이므로 모든 어셈블리에는 통합형 배터리가 있어야 합니다. 배터리 관리 시스템(BMS) . BMS는 셀이 "안전 작동 영역" 외부에서 작동하지 않도록 모니터링, 평가, 균형 유지 및 보호하는 시스템입니다. BMS는 리튬 배터리 시스템의 필수 안전 구성 요소로, 과전류, 부족/과전압, 부족/과열 등으로부터 배터리 내부 셀을 모니터링하고 보호합니다. LiFePO4 셀은 셀 전압이 2.5V 미만으로 떨어지면 영구적으로 손상되며, 셀 전압이 4.2V 이상으로 증가하면 영구적으로 손상됩니다. BMS는 각 셀을 모니터링하여 저전압/과전압 발생 시 셀 손상을 방지합니다.

BMS의 또 다른 필수 책임은 충전 중에 팩의 균형을 유지하여 모든 셀이 과충전 없이 완전히 충전되도록 보장하는 것입니다. LiFePO4 배터리 셀은 충전 주기가 끝날 때 자동으로 균형을 맞추지 않습니다. 셀을 통한 임피던스에는 약간의 차이가 있으므로 100% 동일한 셀은 없습니다. 따라서 사이클링 시 일부 셀은 다른 셀보다 먼저 완전히 충전되거나 방전됩니다. 셀의 균형이 맞지 않으면 시간이 지남에 따라 셀 간의 차이가 크게 증가합니다.

~ 안에 납산 배터리 , 하나 이상의 셀이 완전히 충전된 경우에도 전류는 계속 흐릅니다. 이는 다음의 결과입니다. 배터리 내에서 전기분해가 일어나 물이 수소와 산소로 분리됩니다. 이 전류는 다른 셀을 완전히 충전하는 데 도움이 되므로 자연스럽게 모든 셀의 충전 균형을 맞춥니다. 그러나 완전히 충전된 리튬 셀은 저항이 매우 높고 전류가 거의 흐르지 않습니다. 따라서 지연 셀은 완전히 충전되지 않습니다. 균형을 맞추는 동안 BMS는 완전히 충전된 셀에 작은 부하를 적용하여 과충전을 방지하고 다른 셀이 따라잡을 수 있도록 합니다.

리튬 배터리는 다른 배터리 화학 물질에 비해 많은 이점을 제공합니다. 이는 다른 리튬 배터리 유형에서 발생할 수 있는 열 폭주 및/또는 치명적인 용해에 대한 두려움이 없는 안전하고 신뢰할 수 있는 배터리 솔루션입니다. 이러한 배터리는 매우 긴 주기 수명을 제공하며 일부 제조업체에서는 최대 10,000주기까지 배터리를 보증하기도 합니다. C/2 연속 이상의 높은 방전 및 재충전 속도와 최대 98%의 왕복 효율을 갖춘 이 배터리가 업계 내에서 주목을 받고 있는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 리튬인산철(LiFePO4) 완벽하다 에너지 저장 솔루션 .