Công nghệ Pin Lithium là gì?

Pin lithium nổi bật so với các hóa chất pin khác do mật độ năng lượng cao và chi phí thấp trên mỗi chu kỳ.Tuy nhiên, "pin lithium" là một thuật ngữ mơ hồ.Có khoảng sáu hóa chất phổ biến của pin lithium, tất cả đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng.Đối với các ứng dụng năng lượng tái tạo, hóa học chiếm ưu thế là Liti Sắt Phốt phát (LiFePO4) .Hóa chất này có độ an toàn tuyệt vời, với độ ổn định nhiệt tuyệt vời, xếp hạng dòng điện cao, vòng đời dài và khả năng chịu lạm dụng.

Liti Sắt Phốt phát (LiFePO4) là hóa chất lithium cực kỳ ổn định khi so sánh với hầu hết các hóa chất lithium khác.Pin được lắp ráp bằng vật liệu cực âm an toàn tự nhiên (sắt photphat).So với các hóa chất lithium khác, sắt phốt phát thúc đẩy liên kết phân tử mạnh mẽ, chịu được các điều kiện sạc khắc nghiệt, kéo dài tuổi thọ của chu kỳ và duy trì tính toàn vẹn hóa học trong nhiều chu kỳ.Đây là những gì mang lại cho các loại pin này độ ổn định nhiệt tuyệt vời, tuổi thọ dài và khả năng chịu lạm dụng. Pin LiFePO4 không dễ bị quá nóng, cũng như không bị xử lý theo kiểu 'thoát nhiệt' và do đó không bị quá nóng hoặc bốc cháy khi bị xử lý sai nghiêm ngặt hoặc trong các điều kiện môi trường khắc nghiệt.

Không giống như axit chì bị ngập và các chất hóa học khác trong pin, pin lithium không thoát ra các loại khí nguy hiểm như hydro và oxy.Cũng không có nguy cơ tiếp xúc với chất điện phân ăn da như axit sunfuric hoặc kali hydroxit.Trong hầu hết các trường hợp, các loại pin này có thể được cất giữ trong khu vực hạn chế mà không có nguy cơ nổ và một hệ thống được thiết kế phù hợp không cần phải làm mát hoặc thông gió tích cực.

Pin lithium là một tổ hợp bao gồm nhiều tế bào, giống như pin axit-chì và nhiều loại pin khác.Pin chì-axit có điện áp danh định là 2V/cell, trong khi pin lithium có điện áp danh định là 3,2V.Do đó, để đạt được pin 12V, thông thường bạn sẽ có bốn ô được kết nối thành một chuỗi.Điều này sẽ làm cho điện áp danh định của một LiFePO4 12,8V .Tám ô được kết nối trong một chuỗi tạo thành một pin 24V với điện áp danh định là 25,6V và mười sáu ô được mắc nối tiếp tạo thành một pin 48V với điện áp danh định là 51,2V.Những điện áp này hoạt động rất tốt với điển hình của bạn Biến tần 12V, 24V và 48V .

Pin lithium thường được sử dụng để thay thế trực tiếp pin chì-axit vì chúng có điện áp sạc rất giống nhau.Bốn ô Pin LiFePO4 (12.8V), thường sẽ có điện áp sạc tối đa trong khoảng 14,4-14,6V (tùy thuộc vào khuyến nghị của nhà sản xuất).Điểm độc đáo của pin lithium là nó không cần điện tích hấp thụ hoặc được giữ ở trạng thái điện áp không đổi trong một khoảng thời gian đáng kể.Thông thường, khi pin đạt đến điện áp sạc tối đa, nó không cần phải sạc nữa.Các đặc tính phóng điện của pin LiFePO4 cũng rất độc đáo.Trong quá trình phóng điện, pin lithium sẽ duy trì điện áp cao hơn nhiều so với pin axit-chì thường chịu tải.Không có gì lạ khi pin lithium chỉ giảm vài phần mười vôn từ khi sạc đầy xuống còn 75%.Điều này có thể gây khó khăn cho việc biết dung lượng đã được sử dụng nếu không có thiết bị giám sát pin.

Một lợi thế đáng kể của lithium so với pin axit-chì là chúng không bị thiếu chu kỳ.Về cơ bản, đây là khi pin không thể được sạc đầy trước khi xả trở lại vào ngày hôm sau.Đây là một vấn đề rất lớn đối với ắc quy axit-chì và có thể thúc đẩy sự xuống cấp đáng kể của tấm pin nếu được lặp đi lặp lại theo cách này.Pin LiFePO4 không cần phải sạc đầy thường xuyên.Trên thực tế, có thể cải thiện một chút tuổi thọ tổng thể bằng cách sạc một phần nhỏ thay vì sạc đầy.

Hiệu quả là một yếu tố rất quan trọng khi thiết kế hệ thống điện năng lượng mặt trời.Hiệu suất khứ hồi (từ đầy đến chết và trở lại đầy) của ắc quy chì-axit trung bình là khoảng 80%.Các hóa chất khác có thể còn tồi tệ hơn.Hiệu suất năng lượng khứ hồi của pin Lithium Iron Phosphate lên tới 95-98%.Riêng điều này đã là một cải tiến đáng kể đối với các hệ thống thiếu năng lượng mặt trời trong mùa đông, tiết kiệm nhiên liệu từ việc sạc máy phát điện có thể rất lớn.Giai đoạn sạc hấp thụ của pin axit-chì đặc biệt kém hiệu quả, dẫn đến hiệu suất chỉ đạt 50% hoặc thậm chí thấp hơn.Vì pin lithium không hấp thụ điện tích nên thời gian sạc từ khi xả hết hoàn toàn đến khi đầy hoàn toàn có thể chỉ trong hai giờ.Cũng cần lưu ý rằng pin lithium có thể xả gần như hoàn toàn theo định mức mà không có tác dụng phụ đáng kể.Tuy nhiên, điều quan trọng là đảm bảo các tế bào riêng lẻ không phóng điện quá mức.Đây là công việc tích hợp Hệ thống quản lý pin (BMS) .

Sự an toàn và độ tin cậy của pin lithium là một mối quan tâm lớn, do đó tất cả các bộ phận lắp ráp phải được tích hợp Hệ thống quản lý pin (BMS) .BMS là một hệ thống giám sát, đánh giá, cân bằng và bảo vệ các tế bào hoạt động bên ngoài “Khu vực hoạt động an toàn”.BMS là một thành phần an toàn thiết yếu của hệ thống pin lithium, theo dõi và bảo vệ các tế bào bên trong pin chống quá dòng, dưới/quá điện áp, dưới/quá nhiệt, v.v.Một tế bào LiFePO4 sẽ bị hỏng vĩnh viễn nếu điện áp của tế bào giảm xuống dưới 2,5V, nó cũng sẽ bị hỏng vĩnh viễn nếu điện áp của tế bào tăng lên hơn 4,2V.BMS giám sát từng tế bào và sẽ ngăn ngừa thiệt hại cho các tế bào trong trường hợp dưới/quá điện áp.

Một trách nhiệm thiết yếu khác của BMS là cân bằng gói trong quá trình sạc, đảm bảo tất cả các ô đều được sạc đầy mà không bị sạc quá mức.Các ô của pin LiFePO4 sẽ không tự động cân bằng khi kết thúc chu kỳ sạc.Có những thay đổi nhỏ trong trở kháng qua các ô và do đó không có ô nào giống nhau 100%.Do đó, khi được đạp xe, một số ô sẽ được sạc đầy hoặc xả sớm hơn các ô khác.Phương sai giữa các ô sẽ tăng lên đáng kể theo thời gian nếu các ô không cân bằng.

Trong pin chì-axit , dòng điện sẽ tiếp tục chạy ngay cả khi một hoặc nhiều ô được sạc đầy.Đây là một kết quả của quá trình điện phân diễn ra trong pin, nước phân tách thành hydro và oxy.Dòng điện này giúp sạc đầy các ô khác, do đó cân bằng điện tích trên tất cả các ô một cách tự nhiên.Tuy nhiên, pin lithium được sạc đầy sẽ có điện trở rất cao và dòng điện chạy qua rất ít.Do đó, các ô bị trễ sẽ không được sạc đầy.Trong quá trình cân bằng, BMS sẽ áp dụng một tải nhỏ cho các ô được sạc đầy, ngăn không cho nó sạc quá mức và cho phép các ô khác bắt kịp.

Pin lithium mang lại nhiều lợi ích so với các loại pin hóa học khác.Chúng là một giải pháp pin an toàn và đáng tin cậy, không sợ hiện tượng thoát nhiệt và/hoặc sự cố nóng chảy thảm khốc, đây là khả năng đáng kể đối với các loại pin lithium khác.Những loại pin này có tuổi thọ chu kỳ cực dài, với một số nhà sản xuất thậm chí còn bảo hành pin lên đến 10.000 chu kỳ.Với tốc độ xả và sạc lại cao lên tới C/2 liên tục và hiệu suất khứ hồi lên tới 98%, không có gì ngạc nhiên khi những loại pin này đang thu hút được sự chú ý trong ngành. Liti Sắt Phốt phát (LiFePO4) là một sự hoàn hảo giải pháp lưu trữ năng lượng .