Lityum Pil Teknolojisi Nedir?

Lityum piller, yüksek enerji yoğunlukları ve döngü başına düşük maliyetleri nedeniyle diğer pil kimyalarından ayrılıyor.Ancak, "lityum pil" belirsiz bir terimdir.Lityum pillerin yaklaşık altı ortak kimyası vardır ve hepsinin kendine özgü avantajları ve dezavantajları vardır.Yenilenebilir enerji uygulamaları için, baskın kimya Lityum Demir Fosfat (LiFePO4) .Bu kimya, mükemmel termal stabilite, yüksek akım değerleri, uzun çevrim ömrü ve kötüye kullanıma karşı tolerans ile mükemmel bir güvenliğe sahiptir.

Lityum Demir Fosfat (LiFePO4) neredeyse tüm diğer lityum kimyalarıyla karşılaştırıldığında son derece kararlı lityum kimyasıdır.Pil, doğal olarak güvenli bir katot malzemesi (demir fosfat) ile monte edilmiştir.Diğer lityum kimyalarıyla karşılaştırıldığında demir fosfat, aşırı şarj koşullarına dayanan, döngü ömrünü uzatan ve birçok döngü boyunca kimyasal bütünlüğü koruyan güçlü bir moleküler bağı destekler.Bu pillere mükemmel termal stabilite, uzun çevrim ömrü ve kötüye kullanıma karşı tolerans sağlayan şey budur. LiFePO4 piller aşırı ısınmaya eğilimli değildirler ve "termal kaçağa" eğilimli değildirler ve bu nedenle aşırı ısınmazlar veya ciddi yanlış kullanım veya sert çevre koşullarına maruz kaldıklarında tutuşmazlar.

Sulu kurşun asit ve diğer pil kimyalarının aksine, lityum piller hidrojen ve oksijen gibi tehlikeli gazları dışarı atmaz.Ayrıca sülfürik asit veya potasyum hidroksit gibi yakıcı elektrolitlere maruz kalma tehlikesi de yoktur.Çoğu durumda, bu piller patlama riski olmadan kapalı alanlarda saklanabilir ve uygun şekilde tasarlanmış bir sistem aktif soğutma veya havalandırma gerektirmemelidir.

Lityum piller, kurşun-asit piller ve diğer birçok pil türü gibi birçok hücreden oluşan bir düzenektir.Kurşun asitli piller 2V/hücre nominal gerilime sahipken, lityum pil hücrelerinin nominal gerilimi 3,2V'dur.Bu nedenle, 12 V'luk bir pil elde etmek için tipik olarak bir seri halinde bağlanmış dört hücreye sahip olacaksınız.Bu, bir nominal voltajı yapacaktır. LiFePO4 12.8V .Bir seri halinde bağlanan sekiz hücre, 24V pil 25.6V nominal gerilim ve seri olarak bağlanmış on altı hücre ile 48V pil 51.2V nominal voltaj ile.Bu voltajlar tipik ile çok iyi çalışır 12V, 24V ve 48V invertörler .

Lityum piller, çok benzer şarj voltajlarına sahip oldukları için genellikle kurşun asitli pillerin yerine doğrudan kullanılır.Dört hücreli LiFePO4 Pil (12.8V), tipik olarak 14,4-14,6 V arasında bir maksimum şarj voltajına sahip olacaktır (üreticinin tavsiyelerine bağlı olarak).Lityum bataryaya özgü olan şey, emilim şarjına ihtiyaç duymaması veya önemli süreler boyunca sabit voltaj durumunda tutulması gerekmemesidir.Tipik olarak, pil maksimum şarj voltajına ulaştığında artık şarj edilmesi gerekmez.LiFePO4 pillerin deşarj özellikleri de benzersizdir.Deşarj sırasında, lityum piller tipik olarak yük altında kurşun-asit pillerden çok daha yüksek bir voltajı koruyacaktır.Bir lityum pilin tam şarjdan %75 boşalmışa yalnızca birkaç onda bir volt düşürmesi alışılmadık bir durum değildir.Bu, pil izleme ekipmanı olmadan ne kadar kapasite kullanıldığını söylemeyi zorlaştırabilir.

Lityumun kurşun-asit pillere göre önemli bir avantajı, açık döngüden etkilenmemeleridir.Temel olarak, bu, pillerin ertesi gün tekrar boşalmadan önce tam olarak şarj edilemediği zamandır.Bu, kurşun-asit pillerle ilgili çok büyük bir sorundur ve bu şekilde tekrar tekrar çevrim yapılırsa önemli plaka bozulmasına neden olabilir.LiFePO4 pillerin düzenli olarak tamamen şarj edilmesi gerekmez.Aslında, tam şarj yerine hafif bir kısmi şarjla genel kullanım ömrünü biraz iyileştirmek mümkündür.

Güneş enerjisi sistemleri tasarlanırken verimlilik çok önemli bir faktördür.Ortalama bir kurşun asitli akünün gidiş-dönüş verimliliği (doludan ölüye ve tekrar doluya) yaklaşık %80'dir.Diğer kimyalar daha da kötü olabilir.Bir Lityum Demir Fosfat pilin gidiş-dönüş enerji verimliliği %95-98'in üzerindedir.Bu tek başına kış aylarında güneş enerjisinden mahrum kalan sistemler için önemli bir gelişmedir, jeneratör şarjından elde edilen yakıt tasarrufu muazzam olabilir.Kurşun-asit pillerin soğurma şarj aşaması özellikle verimsizdir ve %50 veya daha az verimlilikle sonuçlanır.Lityum pillerin şarjı emmediği düşünülürse, tamamen boşalmış halden tamamen dolu hale gelene kadar geçen şarj süresi iki saat kadar kısa olabilir.Bir lityum pilin, derecelendirildiği üzere, önemli olumsuz etkiler olmaksızın neredeyse tamamen boşalabileceğini de not etmek önemlidir.Bununla birlikte, tek tek hücrelerin aşırı deşarj olmadığından emin olmak önemlidir.entegrenin işi bu Akü Yönetim Sistemi (BMS) .

Lityum pillerin güvenliği ve güvenilirliği büyük bir endişe kaynağıdır, bu nedenle tüm düzeneklerde entegre bir pil bulunmalıdır. Akü Yönetim Sistemi (BMS) .BMS, hücrelerin "Güvenli Çalışma Alanı" dışında çalışmasını izleyen, değerlendiren, dengeleyen ve koruyan bir sistemdir.BMS, bir lityum pil sisteminin önemli bir güvenlik bileşenidir ve pil içindeki hücreleri aşırı akım, düşük/aşırı voltaj, düşük/aşırı sıcaklık ve daha fazlasına karşı izler ve korur.Bir LiFePO4 hücresi, hücrenin voltajı 2,5V'un altına düşerse kalıcı olarak hasar görür, hücrenin voltajı 4,2V'un üzerine çıkarsa da kalıcı olarak hasar görür.BMS her bir hücreyi izler ve düşük/yüksek voltaj durumunda hücrelerin zarar görmesini önler.

BMS'nin bir diğer temel sorumluluğu, şarj sırasında paketi dengelemek ve aşırı şarj olmadan tüm hücrelerin tam şarj olmasını sağlamaktır.Bir LiFePO4 pilinin hücreleri, şarj döngüsünün sonunda otomatik olarak dengelenmez.Hücrelerin empedansında küçük farklılıklar vardır ve bu nedenle hiçbir hücre %100 aynı değildir.Bu nedenle, çevrim yapıldığında, bazı hücreler diğerlerinden daha önce tam olarak şarj olur veya boşalır.Hücreler dengeli değilse, hücreler arasındaki varyans zaman içinde önemli ölçüde artacaktır.

İçinde kurşun asit piller , bir veya daha fazla hücre tamamen şarj olduğunda bile akım akmaya devam edecektir.Bunun bir sonucu pilin içinde gerçekleşen elektroliz, suyun hidrojen ve oksijene ayrılması.Bu akım, diğer hücrelerin tamamen şarj olmasına yardımcı olur, böylece doğal olarak tüm hücrelerdeki yükü dengeler.Ancak tam şarjlı bir lityum pil çok yüksek dirence sahip olacak ve çok az akım akacaktır.Gecikmeli hücreler bu nedenle tam olarak şarj edilmeyecektir.Dengeleme sırasında BMS tam şarjlı hücrelere küçük bir yük uygulayarak aşırı şarj olmasını önler ve diğer hücrelerin yetişmesine izin verir.

Lityum piller, diğer pil kimyalarına göre birçok avantaj sunar.Bunlar, diğer lityum pil türlerinden önemli bir olasılık olan termal kaçak ve/veya katastrofik erime korkusu olmadan güvenli ve güvenilir bir pil çözümüdür.Bu piller son derece uzun döngü ömrü sunar ve hatta bazı üreticiler pilleri 10.000 döngüye kadar garanti eder.Sürekli C/2'ye kadar yüksek deşarj ve yeniden şarj oranları ve %98'e varan gidiş-dönüş verimliliği ile bu pillerin endüstride çekiş kazanması şaşırtıcı değil. Lityum Demir Fosfat (LiFePO4) mükemmel enerji depolama çözümü .