లిథియం బ్యాటరీ టెక్నాలజీ అంటే ఏమిటి?

లిథియం బ్యాటరీలు వాటి అధిక శక్తి సాంద్రత మరియు ప్రతి చక్రానికి తక్కువ ధర కారణంగా ఇతర బ్యాటరీ కెమిస్ట్రీల నుండి వేరుగా ఉంటాయి.అయితే, "లిథియం బ్యాటరీ" అనేది అస్పష్టమైన పదం.లిథియం బ్యాటరీల యొక్క ఆరు సాధారణ రసాయనాలు ఉన్నాయి, అన్నీ వాటి స్వంత ప్రత్యేక ప్రయోజనాలు మరియు అప్రయోజనాలు ఉన్నాయి.పునరుత్పాదక శక్తి అనువర్తనాల కోసం, ప్రధానమైన కెమిస్ట్రీ లిథియం ఐరన్ ఫాస్ఫేట్ (LiFePO4) .ఈ కెమిస్ట్రీ అద్భుతమైన థర్మల్ స్టెబిలిటీ, అధిక కరెంట్ రేటింగ్‌లు, సుదీర్ఘ చక్రం జీవితం మరియు దుర్వినియోగానికి సహనంతో అద్భుతమైన భద్రతను కలిగి ఉంది.

లిథియం ఐరన్ ఫాస్ఫేట్ (LiFePO4) దాదాపు అన్ని ఇతర లిథియం కెమిస్ట్రీలతో పోల్చినప్పుడు లిథియం కెమిస్ట్రీ చాలా స్థిరంగా ఉంటుంది.బ్యాటరీ సహజంగా సురక్షితమైన కాథోడ్ పదార్థంతో (ఐరన్ ఫాస్ఫేట్) సమీకరించబడింది.ఇతర లిథియం కెమిస్ట్రీలతో పోలిస్తే ఐరన్ ఫాస్ఫేట్ ఒక బలమైన పరమాణు బంధాన్ని ప్రోత్సహిస్తుంది, ఇది తీవ్రమైన ఛార్జింగ్ పరిస్థితులను తట్టుకుంటుంది, సైకిల్ జీవితాన్ని పొడిగిస్తుంది మరియు అనేక చక్రాలపై రసాయన సమగ్రతను నిర్వహిస్తుంది.ఇది ఈ బ్యాటరీలకు వాటి గొప్ప ఉష్ణ స్థిరత్వం, సుదీర్ఘ చక్ర జీవితాన్ని మరియు దుర్వినియోగానికి సహనం ఇస్తుంది. LiFePO4 బ్యాటరీలు వేడెక్కడానికి అవకాశం లేదు, లేదా అవి 'థర్మల్ రన్‌అవే'కి పారవేయబడవు మరియు అందువల్ల కఠినమైన తప్పుగా నిర్వహించడం లేదా కఠినమైన పర్యావరణ పరిస్థితులకు గురైనప్పుడు అతిగా వేడి చేయడం లేదా మండించడం వంటివి చేయవు.

ప్రవహించిన లెడ్-యాసిడ్ మరియు ఇతర బ్యాటరీ కెమిస్ట్రీల వలె కాకుండా, లిథియం బ్యాటరీలు హైడ్రోజన్ మరియు ఆక్సిజన్ వంటి ప్రమాదకరమైన వాయువులను విడుదల చేయవు.సల్ఫ్యూరిక్ యాసిడ్ లేదా పొటాషియం హైడ్రాక్సైడ్ వంటి కాస్టిక్ ఎలక్ట్రోలైట్‌లకు గురికావడం వల్ల కూడా ఎటువంటి ప్రమాదం లేదు.చాలా సందర్భాలలో, ఈ బ్యాటరీలు పేలుడు ప్రమాదం లేకుండా పరిమిత ప్రాంతాల్లో నిల్వ చేయబడతాయి మరియు సరిగ్గా రూపొందించిన వ్యవస్థకు క్రియాశీల శీతలీకరణ లేదా వెంటింగు అవసరం లేదు.

లిథియం బ్యాటరీలు లెడ్-యాసిడ్ బ్యాటరీలు మరియు అనేక ఇతర బ్యాటరీ రకాలు వంటి అనేక కణాలతో కూడిన అసెంబ్లీ.లీడ్-యాసిడ్ బ్యాటరీలు 2V/సెల్ నామమాత్రపు వోల్టేజీని కలిగి ఉంటాయి, అయితే లిథియం బ్యాటరీ సెల్స్ నామమాత్రపు వోల్టేజ్ 3.2Vని కలిగి ఉంటాయి.అందువల్ల, 12V బ్యాటరీని సాధించడానికి మీరు సాధారణంగా నాలుగు సెల్‌లను సిరీస్‌లో కనెక్ట్ చేసి ఉంటారు.ఇది a యొక్క నామమాత్రపు వోల్టేజ్‌ని చేస్తుంది LiFePO4 12.8V .ఒక శ్రేణిలో అనుసంధానించబడిన ఎనిమిది కణాలు a 24V బ్యాటరీ 25.6V నామమాత్రపు వోల్టేజ్‌తో మరియు శ్రేణిలో అనుసంధానించబడిన పదహారు కణాలు a 48V బ్యాటరీ 51.2V నామమాత్రపు వోల్టేజ్‌తో.ఈ వోల్టేజీలు మీ విలక్షణమైన వాటితో బాగా పని చేస్తాయి 12V, 24V, మరియు 48V ఇన్వర్టర్లు .

లీడ్-యాసిడ్ బ్యాటరీలను నేరుగా భర్తీ చేయడానికి లిథియం బ్యాటరీలు తరచుగా ఉపయోగించబడతాయి ఎందుకంటే అవి ఒకే విధమైన ఛార్జింగ్ వోల్టేజ్‌లను కలిగి ఉంటాయి.నాలుగు-కణం LiFePO4 బ్యాటరీ (12.8V), సాధారణంగా 14.4-14.6V మధ్య గరిష్ట ఛార్జ్ వోల్టేజ్ ఉంటుంది (తయారీదారుల సిఫార్సులను బట్టి).లిథియం బ్యాటరీకి ఉన్న ప్రత్యేకత ఏమిటంటే, దీనికి శోషణ ఛార్జ్ అవసరం లేదు లేదా గణనీయమైన కాల వ్యవధిలో స్థిరమైన వోల్టేజ్ స్థితిలో ఉంచబడుతుంది.సాధారణంగా, బ్యాటరీ గరిష్ట ఛార్జ్ వోల్టేజీకి చేరుకున్నప్పుడు అది ఇకపై ఛార్జ్ చేయవలసిన అవసరం లేదు.LiFePO4 బ్యాటరీల ఉత్సర్గ లక్షణాలు కూడా ప్రత్యేకమైనవి.ఉత్సర్గ సమయంలో, లిథియం బ్యాటరీలు సాధారణంగా లోడ్‌లో ఉండే లెడ్-యాసిడ్ బ్యాటరీల కంటే చాలా ఎక్కువ వోల్టేజీని నిర్వహిస్తాయి.లిథియం బ్యాటరీ పూర్తి ఛార్జ్ నుండి 75% వరకు వోల్ట్‌లో కొన్ని పదవ వంతు మాత్రమే పడిపోవడం అసాధారణం కాదు.బ్యాటరీ పర్యవేక్షణ పరికరాలు లేకుండా ఎంత సామర్థ్యం ఉపయోగించబడిందో చెప్పడం ఇది కష్టతరం చేస్తుంది.

లెడ్-యాసిడ్ బ్యాటరీల కంటే లిథియం యొక్క ముఖ్యమైన ప్రయోజనం ఏమిటంటే అవి లోటు సైక్లింగ్‌తో బాధపడవు.ముఖ్యంగా, మరుసటి రోజు మళ్లీ డిశ్చార్జ్ అయ్యే ముందు బ్యాటరీలను పూర్తిగా ఛార్జ్ చేయలేనప్పుడు ఇది జరుగుతుంది.లెడ్-యాసిడ్ బ్యాటరీలతో ఇది చాలా పెద్ద సమస్య మరియు ఈ పద్ధతిలో పదేపదే సైకిల్ చేస్తే గణనీయమైన ప్లేట్ క్షీణతను ప్రోత్సహిస్తుంది.LiFePO4 బ్యాటరీలను క్రమం తప్పకుండా పూర్తిగా ఛార్జ్ చేయవలసిన అవసరం లేదు.వాస్తవానికి, పూర్తి ఛార్జ్‌కు బదులుగా కొంచెం పాక్షిక ఛార్జ్‌తో మొత్తం జీవన కాలపు అంచనాను కొద్దిగా మెరుగుపరచడం సాధ్యమవుతుంది.

సౌర విద్యుత్ వ్యవస్థలను రూపకల్పన చేసేటప్పుడు సామర్థ్యం చాలా ముఖ్యమైన అంశం.సగటు లెడ్-యాసిడ్ బ్యాటరీ యొక్క రౌండ్-ట్రిప్ సామర్థ్యం (పూర్తి నుండి డెడ్ మరియు బ్యాక్ ఫుల్ వరకు) దాదాపు 80%.ఇతర కెమిస్ట్రీలు మరింత ఘోరంగా ఉండవచ్చు.లిథియం ఐరన్ ఫాస్ఫేట్ బ్యాటరీ యొక్క రౌండ్-ట్రిప్ శక్తి సామర్థ్యం 95-98% వరకు ఉంటుంది.చలికాలంలో సౌరశక్తి కొరత ఉన్న వ్యవస్థలకు ఇది ఒక్కటే గణనీయమైన మెరుగుదల, జనరేటర్ ఛార్జింగ్ నుండి ఇంధన ఆదా విపరీతంగా ఉంటుంది.లెడ్-యాసిడ్ బ్యాటరీల శోషణ ఛార్జ్ దశ ముఖ్యంగా అసమర్థంగా ఉంటుంది, దీని ఫలితంగా 50% లేదా అంతకంటే తక్కువ సామర్థ్యం ఉంటుంది.లిథియం బ్యాటరీలు చార్జ్‌ను శోషించకపోవడాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, పూర్తిగా డిశ్చార్జ్ అయినప్పటి నుండి పూర్తిగా పూర్తి అయ్యే వరకు ఛార్జ్ సమయం రెండు గంటల కంటే తక్కువగా ఉంటుంది.గణనీయమైన ప్రతికూల ప్రభావాలు లేకుండా రేట్ చేయబడినట్లుగా లిథియం బ్యాటరీ దాదాపు పూర్తి డిశ్చార్జికి లోనవుతుందని కూడా గమనించడం ముఖ్యం.ఏది ఏమైనప్పటికీ, వ్యక్తిగత కణాలు అతిగా విడుదల కాకుండా చూసుకోవడం చాలా ముఖ్యం.ఇది సమీకృతుల పని బ్యాటరీ నిర్వహణ వ్యవస్థ (BMS) .

లిథియం బ్యాటరీల భద్రత మరియు విశ్వసనీయత ఒక పెద్ద ఆందోళన, అందువల్ల అన్ని సమావేశాలు ఒక సమగ్రతను కలిగి ఉండాలి బ్యాటరీ నిర్వహణ వ్యవస్థ (BMS) .BMS అనేది "సేఫ్ ఆపరేటింగ్ ఏరియా" వెలుపల సెల్‌లు పనిచేయకుండా పర్యవేక్షించే, మూల్యాంకనం చేసే, బ్యాలెన్స్ చేసే మరియు రక్షించే వ్యవస్థ.BMS అనేది లిథియం బ్యాటరీ వ్యవస్థ యొక్క ముఖ్యమైన భద్రతా భాగం, బ్యాటరీలోని సెల్‌లను ఓవర్ కరెంట్, అండర్/ఓవర్ వోల్టేజ్, అండర్/ఓవర్ ఓవర్ టెంపరేచర్ మరియు మరిన్నింటికి వ్యతిరేకంగా పర్యవేక్షిస్తుంది మరియు రక్షిస్తుంది.సెల్ యొక్క వోల్టేజ్ ఎప్పుడైనా 2.5V కంటే తక్కువకు పడిపోతే LiFePO4 సెల్ శాశ్వతంగా దెబ్బతింటుంది, సెల్ యొక్క వోల్టేజ్ 4.2V కంటే ఎక్కువ పెరిగితే అది కూడా శాశ్వతంగా దెబ్బతింటుంది.BMS ప్రతి సెల్‌ను పర్యవేక్షిస్తుంది మరియు అండర్/ఓవర్ వోల్టేజ్ విషయంలో కణాలకు నష్టం జరగకుండా చేస్తుంది.

BMS యొక్క మరొక ముఖ్యమైన బాధ్యత ఏమిటంటే, ఛార్జింగ్ సమయంలో ప్యాక్‌ని బ్యాలెన్స్ చేయడం, అన్ని సెల్‌లు ఓవర్‌ఛార్జ్ చేయకుండా పూర్తి ఛార్జ్ పొందుతాయని హామీ ఇస్తుంది.LiFePO4 బ్యాటరీ యొక్క సెల్‌లు ఛార్జ్ సైకిల్ చివరిలో స్వయంచాలకంగా బ్యాలెన్స్ చేయబడవు.కణాల ద్వారా ఇంపెడెన్స్‌లో స్వల్ప వ్యత్యాసాలు ఉన్నాయి మరియు ఏ కణం 100% ఒకేలా ఉండదు.అందువల్ల, సైకిల్ చేసినప్పుడు, కొన్ని సెల్‌లు పూర్తిగా ఛార్జ్ చేయబడతాయి లేదా ఇతరులకన్నా ముందుగా విడుదల చేయబడతాయి.కణాలు సమతుల్యం కాకపోతే కాలక్రమేణా కణాల మధ్య వ్యత్యాసం గణనీయంగా పెరుగుతుంది.

లో లీడ్-యాసిడ్ బ్యాటరీలు , ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ సెల్‌లు పూర్తిగా ఛార్జ్ చేయబడినప్పుడు కూడా కరెంట్ ప్రవాహం కొనసాగుతుంది.దీని ఫలితం బ్యాటరీ లోపల విద్యుద్విశ్లేషణ జరుగుతుంది, నీరు హైడ్రోజన్ మరియు ఆక్సిజన్‌గా విడిపోతుంది.ఈ కరెంట్ ఇతర కణాలను పూర్తిగా ఛార్జ్ చేయడానికి సహాయపడుతుంది, తద్వారా సహజంగా అన్ని కణాలపై ఛార్జ్ బ్యాలెన్స్ చేస్తుంది.అయినప్పటికీ, పూర్తిగా ఛార్జ్ చేయబడిన లిథియం సెల్ చాలా ఎక్కువ నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది మరియు చాలా తక్కువ కరెంట్ ప్రవహిస్తుంది.కాబట్టి వెనుకబడిన సెల్‌లు పూర్తిగా ఛార్జ్ చేయబడవు.బ్యాలెన్సింగ్ సమయంలో BMS పూర్తిగా ఛార్జ్ చేయబడిన సెల్‌లకు ఒక చిన్న లోడ్‌ను వర్తింపజేస్తుంది, ఇది ఓవర్‌ఛార్జ్‌ను నిరోధిస్తుంది మరియు ఇతర సెల్‌లను పట్టుకోవడానికి అనుమతిస్తుంది.

లిథియం బ్యాటరీలు ఇతర బ్యాటరీ కెమిస్ట్రీల కంటే అనేక ప్రయోజనాలను అందిస్తాయి.అవి సురక్షితమైన మరియు నమ్మదగిన బ్యాటరీ పరిష్కారం, థర్మల్ రన్‌అవే మరియు/లేదా విపత్తు మెల్ట్‌డౌన్ గురించి భయం లేకుండా, ఇది ఇతర లిథియం బ్యాటరీ రకాల నుండి గణనీయమైన అవకాశం.ఈ బ్యాటరీలు చాలా సుదీర్ఘ చక్ర జీవితాన్ని అందిస్తాయి, కొంతమంది తయారీదారులు 10,000 సైకిళ్ల వరకు బ్యాటరీలకు హామీ ఇస్తారు.అధిక డిశ్చార్జి మరియు రీఛార్జ్ రేట్లు C/2 నిరంతరాయంగా మరియు 98% వరకు రౌండ్-ట్రిప్ సామర్థ్యంతో, ఈ బ్యాటరీలు పరిశ్రమలో ట్రాక్షన్‌ను పొందడంలో ఆశ్చర్యం లేదు. లిథియం ఐరన్ ఫాస్ఫేట్ (LiFePO4) ఒక పరిపూర్ణమైనది శక్తి నిల్వ పరిష్కారం .