什么是锂电池技术？

锂电池与其他电池化学材料不同，因为其能量密度高且每次循环成本低。然而，“锂电池”是一个含糊不清的术语。锂电池大约有六种常见的化学成分，它们都有各自独特的优点和缺点。对于可再生能源应用，主要化学成分是 磷酸铁锂 (LiFePO4) 。这种化学物质具有出色的安全性、良好的热稳定性、高额定电流、长循环寿命和耐滥用性。

磷酸铁锂 (LiFePO4) 与几乎所有其他锂化学物质相比，它是极其稳定的锂化学物质。该电池采用天然安全的阴极材料（磷酸铁）组装而成。与其他锂化学物质相比，磷酸铁可促进牢固的分子键，从而承受极端的充电条件，延长循环寿命，并在多次循环中保持化学完整性。这使得这些电池具有出色的热稳定性、长循环寿命和耐滥用性。 磷酸铁锂电池 不易过热，也不会发生“热失控”，因此在严格的误操作或恶劣的环境条件下不会过热或着火。

与淹没式铅酸电池和其他化学电池不同，锂电池不会释放氢气和氧气等危险气体。也不存在接触硫酸或氢氧化钾等腐蚀性电解质的危险。在大多数情况下，这些电池可以存放在密闭区域，而没有爆炸风险，并且正确设计的系统不需要主动冷却或通风。

锂电池是由许多电池组成的组件，就像铅酸电池和许多其他电池类型一样。铅酸电池的标称电压为2V/节，而锂电池的标称电压为3.2V。因此，要获得 12V 电池，通常需要串联四个电池。这将使标称电压 磷酸铁锂12.8V 。八个电池串联而成 24V电池 标称电压为25.6V，16节电池串联而成 48V电池 标称电压为51.2V。这些电压非常适合您的典型电压 12V、24V 和 48V 逆变器 。

锂电池通常用来直接替代铅酸电池，因为它们的充电电压非常相似。四单元 磷酸铁锂电池（12.8V）， 最大充电电压通常在 14.4-14.6V 之间（取决于制造商的建议）。锂电池的独特之处在于它不需要吸收电荷或长时间保持在恒定电压状态。通常，当电池达到最大充电电压时，不再需要充电。 LiFePO4电池的放电特性也很独特。在放电过程中，锂电池将保持比铅酸电池通常在负载下高得多的电压。锂电池从充满电到放电 75% 时仅下降零点几伏的情况并不少见。如果没有电池监控设备，这可能会导致很难判断已使用了多少容量。

与铅酸电池相比，锂电池的一个显着优势是它们不会出现缺陷循环。本质上，这是指电池在第二天再次放电之前无法充满电。对于铅酸电池来说，这是一个非常大的问题，如果以这种方式反复循环，会导致极板严重退化。 LiFePO4电池不需要定期充满电。事实上，稍微部分充电而不是完全充电可以稍微提高整体预期寿命。

设计太阳能电力系统时，效率是一个非常重要的因素。普通铅酸电池的往返效率（从充满到没电再回到充满）约为80%。其他化学物质可能更糟。磷酸铁锂电池的往返能量效率高达 95-98%。对于冬季缺乏太阳能的系统来说，这本身就是一个重大改进，发电机充电可以节省大量燃料。铅酸电池的吸收充电阶段效率特别低，导致效率为 50% 甚至更低。考虑到锂电池不吸收电荷，从完全放电到完全充满的充电时间可短至两个小时。还需要注意的是，锂电池可以按照额定值几乎完全放电，而不会产生明显的不利影响。然而，重要的是要确保单个电池不会过度放电。这是集成的工作 电池管理系统（BMS） 。

锂电池的安全性和可靠性是一个大问题，因此所有组件都应该有一个集成的 电池管理系统（BMS） 。 BMS 是一个监控、评估、平衡和保护电池免于在“安全工作区”之外运行的系统。 BMS 是锂电池系统的重要安全组件，可监控和保护电池内的电池免受过流、欠压/过压、欠温/过温等影响。如果电池电压降至2.5V以下，LiFePO4电池将被永久损坏，如果电池电压升高至4.2V以上，LiFePO4电池也会被永久损坏。 BMS 监控每节电池，并防止在欠压/过压情况下损坏电池。

BMS 的另一个重要职责是在充电过程中平衡电池组，确保所有电池都充满电而不会过度充电。 LiFePO4 电池的电池在充电周期结束时不会自动平衡。通过电池的阻抗存在轻微变化，因此没有电池是 100% 相同的。因此，在循环时，一些电池会比其他电池更早地完全充电或放电。如果单元格不平衡，单元格之间的差异将随着时间的推移而显着增加。

在 铅酸电池 ，即使一个或多个电池充满电，电流也会继续流动。这是由于 电池内发生电解，水分解成氢气和氧气。该电流有助于为其他电池充满电，从而自然地平衡所有电池上的电荷。然而，充满电的锂电池将具有非常高的电阻并且流过的电流非常小。因此，落后的电池将无法充满电。在平衡过程中，BMS 会对充满电的电池施加一个小负载，防止其过度充电并允许其他电池赶上。

与其他化学电池相比，锂电池具有许多优点。它们是一种安全可靠的电池解决方案，无需担心热失控和/或灾难性熔化，而其他类型的锂电池很可能出现这种情况。这些电池具有极长的循环寿命，一些制造商甚至保证电池的循环寿命高达 10,000 次。凭借高达 C/2 的连续放电和充电速率以及高达 98% 的往返效率，这些电池在行业内受到关注也就不足为奇了。 磷酸铁锂 (LiFePO4) 是一个完美的 储能解决方案 。