Шта је технологија литијумских батерија?

Литијумске батерије се издвајају од других хемија батерија због своје велике густине енергије и ниске цене по циклусу.Међутим, „литијумска батерија“ је двосмислен термин.Постоји око шест уобичајених хемија литијумских батерија, све са својим јединственим предностима и недостацима.За примену обновљиве енергије, преовлађујућа хемија је Литијум гвожђе фосфат (ЛиФеПО4) .Ова хемија има одличну сигурност, са одличном термичком стабилношћу, високом струјом, дугим животним циклусом и толеранцијом на злоупотребу.

Литијум гвожђе фосфат (ЛиФеПО4) је изузетно стабилна хемија литијума у ​​поређењу са скоро свим другим хемијама литијума.Батерија је састављена од природно безбедног катодног материјала (гвожђе фосфат).У поређењу са другим хемикалијама литијума, гвожђе фосфат промовише јаку молекуларну везу, која издржава екстремне услове пуњења, продужава животни век циклуса и одржава хемијски интегритет током многих циклуса.То је оно што овим батеријама даје велику термичку стабилност, дуг животни век и толеранцију на злоупотребе. ЛиФеПО4 батерије нису склони прегревању, нити су подложни 'термичком бекству' и стога се не прегревају или запале када су подвргнути ригорозном погрешном руковању или тешким условима животне средине.

За разлику од преплављених оловних и других хемија батерија, литијумске батерије не испуштају опасне гасове као што су водоник и кисеоник.Такође не постоји опасност од излагања каустичним електролитима као што су сумпорна киселина или калијум хидроксид.У већини случајева, ове батерије се могу складиштити у затвореним просторима без опасности од експлозије, а правилно дизајниран систем не би требало да захтева активно хлађење или вентилацију.

Литијумске батерије су склоп састављен од многих ћелија, попут оловно-киселинских батерија и многих других типова батерија.Оловне батерије имају номинални напон од 2В по ћелији, док ћелије литијумских батерија имају номинални напон од 3,2В.Стога, да бисте постигли батерију од 12 В, обично ћете имати четири ћелије повезане у серију.Ово ће учинити номинални напон од а ЛиФеПО4 12.8В .Осам ћелија повезаних у серију чине а 24В батерија са називним напоном од 25,6В и шеснаест ћелија повезаних у низ чине а 48В батерија са називним напоном од 51,2В.Ови напони функционишу веома добро са вашим типичним 12В, 24В и 48В инвертори .

Литијумске батерије се често користе за директну замену оловних батерија јер имају веома сличне напоне пуњења.Четири ћелије ЛиФеПО4 батерија (12,8В), обично ће имати максимални напон пуњења између 14,4-14,6В (у зависности од препорука произвођача).Оно што је јединствено за литијумску батерију је да јој није потребно апсорпционо пуњење или да се држи у стању константног напона током значајних временских периода.Обично, када батерија достигне максимални напон пуњења, више је не треба пунити.Карактеристике пражњења ЛиФеПО4 батерија су такође јединствене.Током пражњења, литијумске батерије ће одржавати много већи напон него што би оловно-киселинске батерије обично биле под оптерећењем.Није неуобичајено да литијумска батерија падне само за неколико десетинки волта од пуног пуњења до 75% испражњене.Ово може отежати утврђивање колики је капацитет искоришћен без опреме за праћење батерије.

Значајна предност литијумских батерија у односу на оловно-киселинске батерије је у томе што не пате од циклуса дефицита.У суштини, то је када се батерије не могу потпуно напунити пре него што се поново испразне следећег дана.Ово је веома велики проблем са оловно-киселинским батеријама и може изазвати значајну деградацију плоче ако се понавља на овај начин.ЛиФеПО4 батерије не морају редовно да се пуне.У ствари, могуће је мало побољшати укупни животни век са благим делимичним пуњењем уместо пуним.

Ефикасност је веома важан фактор при пројектовању соларних електричних система.Повратна ефикасност (од пуне до мртве и назад до пуне) просечне оловно-киселинске батерије је око 80%.Друге хемије могу бити још горе.Енергетска ефикасност литијум гвожђе фосфатних батерија је више од 95-98%.Само ово је значајно побољшање за системе без соларне енергије током зиме, уштеда горива од пуњења генератора може бити огромна.Фаза апсорпционог пуњења оловних батерија је посебно неефикасна, што резултира ефикасношћу од 50% или чак мање.С обзиром да се литијумске батерије не пуне апсорпционо, време пуњења од потпуног пражњења до потпуног пуњења може бити само два сата.Такође је важно напоменути да се литијумска батерија може подвргнути скоро потпуном пражњењу без значајних штетних ефеката.Међутим, важно је осигурати да се појединачне ћелије не испразне превише.Ово је посао интегрисаних Систем управљања батеријом (БМС) .

Сигурност и поузданост литијумских батерија су велика брига, тако да сви склопови треба да имају интегрисан Систем управљања батеријом (БМС) .БМС је систем који надгледа, процењује, балансира и штити ћелије од рада изван „безбедног оперативног подручја“.БМС је суштинска безбедносна компонента система литијумских батерија, надгледа и штити ћелије унутар батерије од прекомерне струје, под/пренапона, под/превише температуре и још много тога.ЛиФеПО4 ћелија ће бити трајно оштећена ако напон ћелије икада падне на мање од 2,5 В, а такође ће бити трајно оштећена ако се напон ћелије повећа на више од 4,2 В.БМС надгледа сваку ћелију и спречиће оштећење ћелија у случају под/пренапона.

Још једна суштинска одговорност БМС-а је да балансира пакет током пуњења, гарантујући да ће све ћелије бити потпуно напуњене без прекомерног пуњења.Ћелије ЛиФеПО4 батерије се неће аутоматски балансирати на крају циклуса пуњења.Постоје мале варијације у импеданси кроз ћелије и стога ниједна ћелија није 100% идентична.Због тога ће се неке ћелије, када се раде циклусом, потпуно напунити или испразнити раније од других.Варијанца између ћелија ће се значајно повећати током времена ако ћелије нису избалансиране.

Ин оловно-киселинске батерије , струја ће наставити да тече чак и када је једна или више ћелија потпуно напуњено.Ово је резултат електролиза се одвија унутар батерије, вода се раздваја на водоник и кисеоник.Ова струја помаже да се у потпуности напуне друге ћелије, чиме се природно балансира наелектрисање на свим ћелијама.Међутим, потпуно напуњена литијумска ћелија ће имати веома висок отпор и врло мало струје ће тећи.Ћелије које заостају стога неће бити потпуно напуњене.Током балансирања, БМС ће применити мало оптерећење на потпуно напуњене ћелије, спречавајући их да се препуне и омогућавајући другим ћелијама да их сустигну.

Литијумске батерије нуде многе предности у односу на друге хемије батерија.Они су безбедно и поуздано решење за батерије, без страха од топлотног одласка и/или катастрофалног распада, што је значајна могућност у односу на друге типове литијумских батерија.Ове батерије нуде изузетно дуг век трајања, а неки произвођачи чак гарантују батерије и до 10.000 циклуса.Са високим стопама пражњења и пуњења више од Ц/2 континуирано и повратном ефикасношћу до 98%, није ни чудо што ове батерије добијају на снази у индустрији. Литијум гвожђе фосфат (ЛиФеПО4) је савршено решење за складиштење енергије .