Kas ir litija bateriju tehnoloģija?

Litija baterijas izceļas no citām akumulatoru ķīmiskajām vielām to augstā enerģijas blīvuma un zemo cikla izmaksu dēļ.Tomēr “litija akumulators” ir neskaidrs termins.Ir aptuveni sešas izplatītas litija bateriju ķīmijas metodes, kurām visām ir savas unikālas priekšrocības un trūkumi.Atjaunojamās enerģijas lietojumos dominējošā ķīmija ir Litija dzelzs fosfāts (LiFePO4) .Šai ķīmijai ir lieliska drošība, lieliska termiskā stabilitāte, lieli strāvas rādītāji, ilgs cikla mūžs un tolerance pret ļaunprātīgu izmantošanu.

Litija dzelzs fosfāts (LiFePO4) ir ārkārtīgi stabila litija ķīmija, salīdzinot ar gandrīz visām citām litija ķīmijām.Akumulators ir samontēts no dabiski droša katoda materiāla (dzelzs fosfāta).Salīdzinot ar citām litija ķīmiskajām vielām, dzelzs fosfāts veicina spēcīgu molekulāro saiti, kas iztur ārkārtējus uzlādes apstākļus, pagarina cikla kalpošanas laiku un saglabā ķīmisko integritāti daudzos ciklos.Tas nodrošina šīm baterijām to lielisko termisko stabilitāti, ilgu cikla kalpošanas laiku un toleranci pret ļaunprātīgu izmantošanu. LiFePO4 akumulatori nav pakļauti pārkaršanai, kā arī tie nav pakļauti “termiskai izplūdei”, un tāpēc tie nepārkarst un neaizdegas, ja tiek pakļauti stingrai nepareizai lietošanai vai skarbiem vides apstākļiem.

Atšķirībā no pārpludinātām svina-skābes un citām akumulatoru ķīmiskajām vielām, litija baterijas neizlaiž bīstamas gāzes, piemēram, ūdeņradi un skābekli.Nepastāv arī kodīgu elektrolītu, piemēram, sērskābes vai kālija hidroksīda, iedarbības risks.Vairumā gadījumu šīs baterijas var uzglabāt slēgtās vietās bez sprādziena riska, un pareizi izstrādātai sistēmai nevajadzētu būt nepieciešama aktīvai dzesēšanai vai ventilācijai.

Litija baterijas ir mezgls, kas sastāv no daudzām šūnām, piemēram, svina-skābes akumulatoriem un daudziem citiem akumulatoru veidiem.Svina-skābes akumulatoru nominālais spriegums ir 2 V uz elementu, savukārt litija akumulatoru elementu nominālais spriegums ir 3,2 V.Tāpēc, lai iegūtu 12 V akumulatoru, jums parasti ir četras šūnas, kas savienotas virknē.Tas veidos nominālo spriegumu a LiFePO4 12,8 V .Astoņas virknē savienotas šūnas veido a 24V akumulators ar nominālo spriegumu 25,6 V un sešpadsmit šūnām, kas savienotas virknē, veido a 48V akumulators ar nominālo spriegumu 51,2V.Šie spriegumi darbojas ļoti labi ar jūsu tipisko 12V, 24V un 48V invertori .

Litija baterijas bieži izmanto, lai tieši aizstātu svina-skābes akumulatorus, jo tiem ir ļoti līdzīgs uzlādes spriegums.Četru šūnu LiFePO4 akumulators (12,8 V), parasti maksimālais uzlādes spriegums ir no 14,4 līdz 14,6 V (atkarībā no ražotāja ieteikumiem).Litija akumulatora īpašība ir tāda, ka tai nav nepieciešams absorbcijas lādiņš vai tas ilgu laiku jāpatur nemainīgā sprieguma stāvoklī.Parasti, kad akumulators sasniedz maksimālo uzlādes spriegumu, tas vairs nav jāuzlādē.Arī LiFePO4 akumulatoru izlādes raksturlielumi ir unikāli.Izlādes laikā litija akumulatori uzturēs daudz augstāku spriegumu nekā svina-skābes akumulatori parasti slodzes laikā.Nav nekas neparasts, ka litija akumulators no pilnas uzlādes nokrīt tikai par dažām volta desmitdaļām līdz 75% izlādēšanās.Tas var apgrūtināt noteikt, cik liela jauda ir izmantota bez akumulatora uzraudzības aprīkojuma.

Būtiska litija priekšrocība salīdzinājumā ar svina-skābes akumulatoriem ir tā, ka tie necieš no deficīta cikla.Būtībā tas ir tad, kad akumulatorus nevar pilnībā uzlādēt, pirms tie tiek atkārtoti izlādēti nākamajā dienā.Tā ir ļoti liela problēma ar svina-skābes akumulatoriem un var veicināt ievērojamu plāksnes noārdīšanos, ja to atkārtoti izmanto šādā veidā.LiFePO4 akumulatori nav regulāri pilnībā jāuzlādē.Faktiski ir iespējams nedaudz uzlabot kopējo dzīves ilgumu ar nelielu daļēju uzlādi, nevis pilnu.

Efektivitāte ir ļoti svarīgs faktors, projektējot saules elektriskās sistēmas.Vidējā svina-skābes akumulatora efektivitāte turp un atpakaļ (no pilna līdz izlādētai un atpakaļ uz pilnu) ir aptuveni 80%.Citas ķīmijas var būt vēl sliktākas.Litija dzelzs fosfāta akumulatora energoefektivitāte turp un atpakaļ ir 95–98%.Tas vien ir būtisks uzlabojums sistēmām, kurām ziemā trūkst saules enerģijas, jo degvielas ietaupījums no ģeneratora uzlādes var būt milzīgs.Svina-skābes akumulatoru absorbcijas uzlādes stadija ir īpaši neefektīva, kā rezultātā efektivitāte ir 50% vai pat mazāka.Ņemot vērā, ka litija akumulatori neuzņem absorbcijas lādiņu, uzlādes laiks no pilnībā izlādēta līdz pilnīgi pilnam var būt tikai divas stundas.Ir arī svarīgi atzīmēt, ka litija akumulators var gandrīz pilnībā izlādēties bez ievērojamas negatīvas ietekmes.Tomēr ir svarīgi pārliecināties, ka atsevišķas šūnas neizlādējas pārāk daudz.Tas ir integrēto darbs Akumulatora pārvaldības sistēma (BMS) .

Litija bateriju drošība un uzticamība ir lielas bažas, tāpēc visiem mezgliem jābūt integrētiem Akumulatora pārvaldības sistēma (BMS) .BMS ir sistēma, kas uzrauga, novērtē, līdzsvaro un aizsargā šūnas no darbības ārpus "Drošās darbības zonas".BMS ir būtiska litija akumulatoru sistēmas drošības sastāvdaļa, kas uzrauga un aizsargā akumulatora elementus pret pārspriegumu, zemu/pārspriegumu, zemu/pārsniegtu temperatūru un citiem.LiFePO4 šūna tiks neatgriezeniski bojāta, ja tās spriegums kādreiz samazināsies līdz 2,5 V, tā tiks arī neatgriezeniski bojāta, ja šūnas spriegums palielināsies līdz 4,2 V.BMS uzrauga katru šūnu un novērsīs šūnu bojājumus zemsprieguma/pārsprieguma gadījumā.

Vēl viens būtisks BMS pienākums ir līdzsvarot komplektu uzlādes laikā, garantējot, ka visas šūnas saņem pilnu uzlādi bez pārmērīgas uzlādes.LiFePO4 akumulatora šūnas uzlādes cikla beigās automātiski nebalansēs.Šūnu pretestībā ir nelielas atšķirības, tāpēc neviena šūna nav 100% identiska.Tāpēc, veicot ciklu, dažas šūnas tiks pilnībā uzlādētas vai izlādētas agrāk nekā citas.Laika gaitā atšķirība starp šūnām ievērojami palielināsies, ja šūnas nav līdzsvarotas.

In svina-skābes akumulatori , strāva turpinās plūst pat tad, ja viena vai vairākas šūnas ir pilnībā uzlādētas.Tas ir rezultāts elektrolīze notiek akumulatorā, ūdens sadalās ūdeņradī un skābeklī.Šī strāva palīdz pilnībā uzlādēt citas šūnas, tādējādi dabiski līdzsvarojot lādiņu visās šūnās.Tomēr pilnībā uzlādētai litija elementam būs ļoti liela pretestība un plūst ļoti maz strāvas.Tāpēc atpalikušās šūnas netiks pilnībā uzlādētas.Līdzsvarošanas laikā BMS pieliks nelielu slodzi pilnībā uzlādētajām šūnām, neļaujot tām pārlādēties un ļaujot pārējām šūnām panākt.

Litija baterijas piedāvā daudzas priekšrocības salīdzinājumā ar citām akumulatoru ķīmiskajām vielām.Tie ir drošs un uzticams akumulatoru risinājums, kas nebaidās no termiskas izplūdes un/vai katastrofālas sabrukšanas, kas ir ievērojama iespēja no citiem litija bateriju veidiem.Šīs baterijas piedāvā ārkārtīgi ilgu cikla darbības laiku, un daži ražotāji pat garantē akumulatoru darbību līdz pat 10 000 cikliem.Ar augstu izlādes un uzlādes līmeni, kas pārsniedz C/2 nepārtrauktu darbību, un turp un atpakaļ efektivitāti līdz 98%, nav brīnums, ka šie akumulatori kļūst arvien populārāki šajā nozarē. Litija dzelzs fosfāts (LiFePO4) ir ideāls enerģijas uzkrāšanas risinājums .