리튬 배터리 기술이란 무엇입니까?

리튬 배터리는 에너지 밀도가 높고 주기당 비용이 낮다는 점에서 다른 배터리 화학 물질과 차별화됩니다.그러나 "리튬 배터리"는 모호한 용어입니다.약 6가지의 일반적인 리튬 배터리 화학이 있으며, 모두 고유한 장점과 단점이 있습니다.재생 에너지 응용 분야의 경우 우세한 화학은 다음과 같습니다. 인산철리튬(LiFePO4) .이 화학 물질은 우수한 열 안정성, 높은 정격 전류, 긴 주기 수명 및 남용에 대한 내성과 함께 뛰어난 안전성을 가지고 있습니다.

인산철리튬(LiFePO4) 거의 모든 다른 리튬 화학과 비교할 때 매우 안정적인 리튬 화학입니다.배터리는 자연적으로 안전한 음극 물질(인산철)로 조립됩니다.다른 리튬 화학 물질과 비교할 때 인산철은 강한 분자 결합을 촉진하여 극한의 충전 조건을 견디고 사이클 수명을 연장하며 여러 사이클 동안 화학적 무결성을 유지합니다.이것이 이 배터리에 뛰어난 열 안정성, 긴 주기 수명 및 남용에 대한 내성을 제공하는 것입니다. LiFePO4 배터리 과열되는 경향이 없으며 '열 폭주' 상태가 아니므로 가혹한 취급 부주의나 열악한 환경 조건에서도 과열되거나 점화되지 않습니다.

침수된 납산 및 기타 배터리 화학 물질과 달리 리튬 배터리는 수소 및 산소와 같은 위험한 가스를 배출하지 않습니다.황산이나 수산화칼륨과 같은 부식성 전해질에 노출될 위험도 없습니다.대부분의 경우 이러한 배터리는 폭발 위험 없이 제한된 공간에 보관할 수 있으며 적절하게 설계된 시스템은 능동적 냉각 또는 환기가 필요하지 않아야 합니다.

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

리튬 배터리는 충전 전압이 매우 비슷하기 때문에 납축 배터리를 직접 교체하는 데 자주 사용됩니다.4셀 LiFePO4 배터리(12.8V), 일반적으로 최대 충전 전압은 14.4~14.6V입니다(제조업체 권장 사항에 따라 다름).리튬 배터리의 고유한 점은 흡수 전하가 필요하지 않거나 상당한 시간 동안 일정한 전압 상태로 유지된다는 것입니다.일반적으로 배터리가 최대 충전 전압에 도달하면 더 이상 충전할 필요가 없습니다.LiFePO4 배터리의 방전 특성도 독특합니다.방전 중에 리튬 배터리는 일반적으로 부하가 걸리는 납축 배터리보다 훨씬 높은 전압을 유지합니다.리튬 배터리가 완전 충전에서 75% 방전까지 불과 몇 십분의 일 볼트만 떨어지는 것은 드문 일이 아닙니다.이로 인해 배터리 모니터링 장비 없이 얼마나 많은 용량이 사용되었는지 알기가 어려울 수 있습니다.

납산 배터리에 비해 리튬의 중요한 장점은 적자 주기가 발생하지 않는다는 것입니다.본질적으로 이것은 다음 날 다시 방전되기 전에 배터리를 완전히 충전할 수 없는 경우입니다.이는 납산 배터리의 경우 매우 큰 문제이며 이러한 방식으로 반복적으로 순환할 경우 심각한 플레이트 열화를 촉진할 수 있습니다.LiFePO4 배터리는 정기적으로 완전히 충전할 필요가 없습니다.실제로 완전 충전 대신 약간의 부분 충전으로 전체 수명을 약간 향상시킬 수 있습니다.

효율성은 태양광 전기 시스템을 설계할 때 매우 중요한 요소입니다.평균 납산 배터리의 왕복 효율(완전에서 완전 방전, 다시 완전 방전)은 약 80%입니다.다른 화학 물질은 더 나쁠 수 있습니다.리튬 철 인산염 배터리의 왕복 에너지 효율은 95-98% 이상입니다.이것만으로도 겨울 동안 태양광 전력이 부족한 시스템을 크게 개선할 수 있으며 발전기 충전으로 인한 연료 절감 효과는 엄청날 수 있습니다.납산 배터리의 흡수 충전 단계는 특히 비효율적이어서 효율성이 50% 이하입니다.리튬 배터리는 흡수 충전이 되지 않는다는 점을 고려하면 완전히 방전된 후 완전히 충전되는 데 걸리는 시간은 2시간 정도입니다.또한 리튬 배터리는 심각한 부작용 없이 등급에 따라 거의 완전히 방전될 수 있다는 점에 유의해야 합니다.그러나 개별 셀이 과방전되지 않도록 하는 것이 중요합니다.이것이 통합의 일이다. 배터리 관리 시스템(BMS) .

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

BMS의 또 다른 중요한 책임은 충전하는 동안 팩의 균형을 유지하여 모든 셀이 과충전 없이 완전히 충전되도록 보장하는 것입니다.LiFePO4 배터리의 셀은 충전 주기가 끝날 때 자동으로 균형을 잡지 않습니다.셀을 통한 임피던스에는 약간의 변화가 있으므로 셀이 100% 동일하지 않습니다.따라서 순환될 때 일부 셀은 다른 셀보다 더 일찍 완전히 충전되거나 방전됩니다.셀이 균형을 이루지 않으면 시간이 지남에 따라 셀 간의 분산이 크게 증가합니다.

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

리튬 배터리는 다른 배터리 화학에 비해 많은 이점을 제공합니다.안전하고 신뢰할 수 있는 배터리 솔루션이며 열 폭주 및/또는 다른 리튬 배터리 유형에서 발생할 수 있는 치명적인 멜트다운에 대한 두려움이 없습니다.이 배터리는 매우 긴 주기 수명을 제공하며 일부 제조업체는 배터리를 최대 10,000주기까지 보증하기도 합니다.C/2 연속 이상의 높은 방전 및 재충전 속도와 최대 98%의 왕복 효율로 인해 이러한 배터리가 업계에서 관심을 끌고 있는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 인산철리튬(LiFePO4) 완벽한 에너지 저장 솔루션 .