Што е технологија на литиумски батерии?

Литиумските батерии се издвојуваат од другите хемикалии на батериите поради нивната висока густина на енергија и ниската цена по циклус.Сепак, „литиумска батерија“ е двосмислен термин.Постојат околу шест вообичаени хемикалии на литиумските батерии, сите со свои уникатни предности и недостатоци.За апликации за обновливи извори на енергија, доминантна хемија е Литиум железо фосфат (LiFePO4) .Оваа хемија има одлична безбедност, со голема термичка стабилност, високи оценки за струја, долг животен век и толеранција на злоупотреба.

Литиум железо фосфат (LiFePO4) е исклучително стабилна хемија на литиум во споредба со речиси сите други хемии на литиум.Батеријата е составена со природно безбеден катоден материјал (железен фосфат).Во споредба со другите хемикалии на литиум, железото фосфат промовира силна молекуларна врска, која издржува екстремни услови на полнење, го продолжува животниот век на циклусот и го одржува хемискиот интегритет во многу циклуси.Тоа е она што им дава на овие батерии голема термичка стабилност, долг животен век и толеранција на злоупотреба. LiFePO4 батерии не се склони кон прегревање, ниту се изложени на „термички бегство“ и затоа не се прегреваат или палат кога се подложени на ригорозно неправилно ракување или сурови еколошки услови.

За разлика од преплавената оловна киселина и други хемикалии на батерии, литиумските батерии не испуштаат опасните гасови како што се водородот и кислородот.Исто така, нема опасност од изложување на каустични електролити како што се сулфурна киселина или калиум хидроксид.Во повеќето случаи, овие батерии може да се чуваат во затворени места без ризик од експлозија и правилно дизајниран систем не треба да бара активно ладење или вентилација.

Литиумските батерии се склоп составен од многу ќелии, како оловно-киселински батерии и многу други типови батерии.Оловен-киселинските батерии имаат номинален напон од 2V/ќелија, додека литиумските батерии имаат номинален напон од 3,2V.Затоа, за да постигнете батерија од 12 V, обично ќе имате четири ќелии поврзани во серија.Ова ќе го направи номиналниот напон од a LiFePO4 12,8V .Осум ќелии поврзани во серија прават a 24V батерија со номинален напон од 25,6V и шеснаесет ќелии поврзани во серија прават a 48V батерија со номинален напон од 51,2V.Овие напони работат многу добро со вашиот типичен Инвертери од 12V, 24V и 48V .

Литиумските батерии често се користат за директно замена на оловно-киселинските батерии бидејќи имаат многу слични напони за полнење.Четири-клетка LiFePO4 батерија (12,8V), вообичаено ќе има максимален напон на полнење помеѓу 14,4-14,6V (во зависност од препораките на производителот).Она што е единствено за литиумската батерија е тоа што не ѝ треба полнење за апсорпција или да се држи во константна напонска состојба за значителни временски периоди.Вообичаено, кога батеријата ќе го достигне максималниот напон на полнење, повеќе не треба да се полни.Карактеристиките на празнење на LiFePO4 батериите се исто така уникатни.За време на празнењето, литиумските батерии ќе одржуваат многу повисок напон од оловно-киселинските батерии вообичаено под оптоварување.Не е невообичаено литиумската батерија да падне само неколку десетини од волт од целосно полнење на 75% испразнета.Ова може да го отежне да се каже колку капацитет е искористен без опрема за следење на батеријата.

Значајна предност на литиумот во однос на оловно-киселинските батерии е тоа што тие не страдаат од дефицит на велосипед.Во суштина, ова е кога батериите не можат целосно да се наполнат пред да се испразнат повторно следниот ден.Ова е многу голем проблем со оловно-киселинските батерии и може да поттикне значително распаѓање на плочата ако постојано се циклуси на овој начин.Батериите LiFePO4 не треба редовно да се полнат целосно.Всушност, можно е малку да се подобри севкупниот животен век со мало делумно полнење наместо со целосно полнење.

Ефикасноста е многу важен фактор при дизајнирање на соларни електрични системи.Ефикасноста на кружен пат (од полна до мртва и назад до целосна) на просечната оловно-киселинска батерија е околу 80%.Другите хемикалии можат да бидат уште полоши.Енергетската ефикасност за повратен пат на батеријата со литиум железо фосфат е нагоре од 95-98%.Само ова е значајно подобрување за системите без соларна енергија во текот на зимата, заштедата на гориво од полнењето на генераторот може да биде огромна.Фазата на полнење на апсорпција на оловно-киселинските батерии е особено неефикасна, што резултира со ефикасност од 50% или уште помалку.Имајќи предвид дека литиумските батерии не се полнат со апсорпција, времето на полнење од целосно испразнето до целосно полнење може да биде само два часа.Исто така, важно е да се забележи дека литиумската батерија може да претрпи речиси целосно празнење како што е оценето без значителни негативни ефекти.Сепак, важно е да се осигураме дека поединечните клетки не се претерано испуштаат.Ова е работа на интегрираните Систем за управување со батерии (BMS) .

Безбедноста и доверливоста на литиумските батерии се голема грижа, па затоа сите склопови треба да имаат интегриран Систем за управување со батерии (BMS) .BMS е систем кој следи, проценува, балансира и ги заштитува ќелиите од работа надвор од „Безбедната оперативна област“.BMS е суштинска безбедносна компонента на системот за литиумски батерии, кој ги следи и заштитува ќелиите во батеријата од прекумерна струја, под/над напон, под/над температура и многу повеќе.Ќелијата LiFePO4 ќе биде трајно оштетена ако напонот на ќелијата некогаш падне на помалку од 2,5 V, исто така ќе биде трајно оштетена ако напонот на ќелијата се зголеми на повеќе од 4,2 V.BMS ја следи секоја ќелија и ќе спречи оштетување на ќелиите во случај на под/пренапон.

Друга суштинска одговорност на BMS е да го балансира пакетот за време на полнењето, гарантирајќи дека сите ќелии ќе се наполнат целосно без преполнување.Ќелиите на батеријата LiFePO4 нема автоматски да се балансираат на крајот од циклусот на полнење.Постојат мали варијации во импедансата низ ќелиите и затоа ниту една ќелија не е 100% идентична.Затоа, кога се циклира, некои ќелии ќе бидат целосно наполнети или испразнети порано од другите.Варијансата помеѓу клетките значително ќе се зголеми со текот на времето ако клетките не се избалансирани.

Во оловно-киселински батерии , струјата ќе продолжи да тече дури и кога една или повеќе ќелии се целосно наполнети.Ова е резултат на електролизата се одвива во батеријата, водата се дели на водород и кислород.Оваа струја помага целосно да се наполнат другите ќелии, со што природно се балансира полнењето на сите ќелии.Сепак, целосно наполнетата литиумска ќелија ќе има многу висок отпор и многу малку струја ќе тече.Поради тоа, заостанатите ќелии нема да бидат целосно наполнети.За време на балансирањето, BMS ќе нанесе мало оптоварување на целосно наполнетите ќелии, спречувајќи ги да се преполнат и дозволувајќи им на другите ќелии да го достигнат.

Литиумските батерии нудат многу предности во однос на другите хемикалии на батерии.Тие се безбедно и сигурно решение за батерии, без страв од термичко бегство и/или катастрофално топење, што е значајна можност од другите типови на литиумски батерии.Овие батерии нудат екстремно долг животен век, при што некои производители дури и гарантираат батерии до 10.000 циклуси.Со високи стапки на празнење и полнење нагоре од C/2 континуирано и ефикасност на повратен пат до 98%, не е ни чудо што овие батерии добиваат на сила во индустријата. Литиум железо фосфат (LiFePO4) е совршен решение за складирање енергија .