Kas yra ličio baterijų technologija?

Ličio baterijos išsiskiria iš kitų cheminių elementų dėl didelio energijos tankio ir mažos ciklo kainos.Tačiau „ličio baterija“ yra dviprasmiškas terminas.Yra apie šešias įprastas ličio baterijų chemines rūšis, kurios visos turi savo unikalių privalumų ir trūkumų.Atsinaujinančios energijos srityse vyraujanti chemija yra Ličio geležies fosfatas (LiFePO4) .Ši chemija pasižymi puikia sauga, dideliu terminiu stabilumu, dideliu srovės stiprumu, ilgu ciklo tarnavimo laiku ir tolerancija piktnaudžiavimui.

Ličio geležies fosfatas (LiFePO4) yra ypač stabili ličio chemija, palyginti su beveik visomis kitomis ličio chemijos medžiagomis.Baterija surinkta iš natūraliai saugios katodo medžiagos (geležies fosfato).Palyginti su kitomis ličio cheminėmis medžiagomis, geležies fosfatas skatina stiprų molekulinį ryšį, kuris atlaiko ekstremalias įkrovimo sąlygas, pailgina ciklo tarnavimo laiką ir išlaiko cheminį vientisumą per daugelį ciklų.Tai suteikia šioms baterijoms puikų šiluminį stabilumą, ilgą veikimo laiką ir toleranciją piktnaudžiavimui. LiFePO4 baterijos nėra linkę perkaisti, taip pat nėra linkę „išbėgti į šiluminį poveikį“, todėl neperkaista ir neužsidega, kai yra netinkamai elgiamasi arba atšiauriomis aplinkos sąlygomis.

Skirtingai nuo užtvindytų švino rūgšties ir kitų akumuliatorių cheminių medžiagų, ličio akumuliatoriai neišleidžia pavojingų dujų, tokių kaip vandenilis ir deguonis.Taip pat nėra pavojaus, kad bus paveikti šarminiai elektrolitai, tokie kaip sieros rūgštis ar kalio hidroksidas.Daugeliu atvejų šias baterijas galima laikyti uždarose patalpose be sprogimo pavojaus, o tinkamai suprojektuotai sistemai neturėtų būti reikalingas aktyvus aušinimas ar ventiliacija.

Ličio baterijos yra mazgas, sudarytas iš daugelio elementų, tokių kaip švino rūgšties baterijos ir daugelis kitų baterijų tipų.Švino rūgšties baterijų vardinė įtampa yra 2 V/elementui, o ličio baterijų elementų vardinė įtampa yra 3,2 V.Todėl, norėdami pasiekti 12 V bateriją, paprastai turite keturis elementus, sujungtus nuosekliai.Tai sudarys nominalią įtampą a LiFePO4 12,8V .Aštuonios ląstelės, sujungtos nuosekliai, sudaro a 24V baterija kurių vardinė įtampa yra 25,6 V ir šešiolika elementų, sujungtų nuosekliai, sudaro a 48V baterija kurių vardinė įtampa 51,2V.Šios įtampos labai gerai veikia su jūsų tipine įtampa 12V, 24V ir 48V inverteriai .

Ličio baterijos dažnai naudojamos tiesiogiai pakeisti švino rūgšties baterijas, nes jų įkrovimo įtampa yra labai panaši.Keturių ląstelių LiFePO4 baterija (12,8 V), Paprastai maksimali įkrovimo įtampa yra 14,4–14,6 V (priklausomai nuo gamintojų rekomendacijų).Ličio baterijos išskirtinumas yra tai, kad jai nereikia absorbcinio įkrovimo ar ilgą laiką būti pastovios įtampos būsenoje.Paprastai, kai baterija pasiekia maksimalią įkrovimo įtampą, jos krauti nebereikia.LiFePO4 baterijų išsikrovimo charakteristikos taip pat yra unikalios.Iškrovimo metu ličio baterijos palaikys daug didesnę įtampą nei švino rūgšties baterijos, kurios paprastai būtų apkrautos.Neretai ličio baterija nukrenta vos keliomis dešimtosiomis voltų nuo pilno įkrovimo iki 75 % išsikrovimo.Dėl to gali būti sunku pasakyti, kiek talpos buvo išnaudota be akumuliatoriaus stebėjimo įrangos.

Reikšmingas ličio pranašumas, palyginti su švino rūgšties akumuliatoriais, yra tai, kad jie nepatiria trūkumo.Iš esmės tai yra tada, kai baterijos negali būti visiškai įkrautos, kol kitą dieną jos vėl išsikrauna.Tai yra labai didelė švino rūgšties baterijų problema ir gali žymiai sugadinti plokštelę, jei ji pakartotinai naudojama tokiu būdu.LiFePO4 akumuliatorių nereikia reguliariai pilnai įkrauti.Tiesą sakant, galima šiek tiek pailginti bendrą gyvenimo trukmę šiek tiek įkrovus dalinį, o ne visiškai.

Efektyvumas yra labai svarbus veiksnys projektuojant saulės elektrines sistemas.Vidutinio švino rūgšties akumuliatoriaus efektyvumas pirmyn ir atgal (nuo pilno iki išsikrovusio ir atgal iki pilno) yra apie 80%.Kitos chemijos gali būti dar blogesnės.Ličio geležies fosfato akumuliatoriaus energijos vartojimo efektyvumas pirmyn ir atgal yra didesnis nei 95–98%.Jau vien tai yra reikšmingas patobulinimas sistemoms, kurioms žiemą trūksta saulės energijos, kuro taupymas dėl generatoriaus įkrovimo gali būti didžiulis.Švino rūgšties akumuliatorių sugerties įkrovimo pakopa yra ypač neefektyvi, todėl efektyvumas siekia 50% ar net mažiau.Atsižvelgiant į tai, kad ličio baterijos neįkrauna absorbcinio įkrovimo, įkrovimo laikas nuo visiškai išsikrovusio iki visiškai pilno gali būti vos dvi valandos.Taip pat svarbu atkreipti dėmesį į tai, kad ličio baterija gali beveik visiškai išsikrauti be reikšmingo neigiamo poveikio.Tačiau svarbu įsitikinti, kad atskiros ląstelės neišsikrauna per daug.Tai yra integruotųjų darbas Akumuliatoriaus valdymo sistema (BMS) .

Ličio baterijų saugumas ir patikimumas kelia didelį susirūpinimą, todėl visi mazgai turi būti integruoti Akumuliatoriaus valdymo sistema (BMS) .BMS yra sistema, kuri stebi, vertina, balansuoja ir apsaugo ląsteles nuo veikimo už „Saugios veikimo zonos“ ribų.BMS yra esminis ličio baterijų sistemos saugos komponentas, stebintis ir apsaugantis akumuliatoriaus elementus nuo per didelės srovės, per mažos / per didelės įtampos, per žemos / per didelės temperatūros ir kt.LiFePO4 elementas bus visam laikui pažeistas, jei elemento įtampa kada nors nukris iki mažiau nei 2,5 V, taip pat bus visam laikui pažeista, jei elemento įtampa padidės iki 4,2 V.BMS stebi kiekvieną elementą ir apsaugo nuo elementų pažeidimo esant žemai / viršįtampai.

Kita esminė BMS pareiga yra subalansuoti pakuotę įkrovimo metu, kad visos ląstelės būtų visiškai įkrautos be perkrovimo.LiFePO4 akumuliatoriaus elementai automatiškai nesubalansuos įkrovimo ciklo pabaigoje.Egzistuoja nedideli impedanso skirtumai per elementus, todėl nė vienas elementas nėra 100% identiškas.Todėl kai kurios ląstelės bus visiškai įkraunamos arba iškraunamos anksčiau nei kitos.Skirtumas tarp ląstelių laikui bėgant žymiai padidės, jei ląstelės nebus subalansuotos.

Į švino rūgšties akumuliatoriai , srovė tekės net tada, kai viena ar daugiau elementų bus visiškai įkrauti.Tai yra rezultatas akumuliatoriuje vyksta elektrolizė, vanduo skyla į vandenilį ir deguonį.Ši srovė padeda visiškai įkrauti kitas ląsteles, taip natūraliai subalansuodama visų elementų įkrovą.Tačiau visiškai įkrautas ličio elementas turės labai didelę varžą ir tekės labai mažai srovės.Todėl atsiliekančios ląstelės nebus visiškai įkrautos.Balansuojant BMS nedidelę apkrovą visiškai įkrautiems elementams neleis perkrauti ir leis kitiems elementams pasivyti.

Ličio baterijos turi daug pranašumų, palyginti su kitomis baterijų cheminėmis medžiagomis.Tai saugus ir patikimas baterijų sprendimas, nebijantis, kad šiluminis išsišokimas ir (arba) katastrofiškas skilimas, o tai yra didelė kitų tipų ličio baterijų galimybė.Šių baterijų veikimo laikas yra itin ilgas, o kai kurie gamintojai netgi suteikia baterijų garantiją iki 10 000 ciklų.Nenuostabu, kad šios baterijos vis labiau iškraunamos ir įkraunamos iki C/2, o efektyvumas iki 98 %. Ličio geležies fosfatas (LiFePO4) yra tobulas energijos kaupimo sprendimas .