什么是锂电池技术？

锂电池由于其高能量密度和低成本而与其他电池化学物质不同。然而，“锂电池”是一个模棱两可的名词。大约有六种常见的锂电池化学成分，它们各有优缺点。对于可再生能源应用，主要的化学是 磷酸铁锂 (LiFePO4) .这种化学物质具有出色的安全性、出色的热稳定性、高额定电流、长循环寿命和对滥用的耐受性。

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。电池由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，磷酸铁促进了牢固的分子键，可承受极端充电条件，延长循环寿命，并在多次循环中保持化学完整性。这就是这些电池具有出色的热稳定性、长循环寿命和耐滥用性的原因。 磷酸铁锂电池 不易过热，也不会发生“热失控”，因此在受到严格的不当处理或恶劣的环境条件时不会过热或着火。

与富液式铅酸电池和其他电池化学物质不同，锂电池不会排放氢气和氧气等危险气体。也没有接触腐蚀性电解质（如硫酸或氢氧化钾）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的风险，并且设计合理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，如铅酸电池和许多其他电池类型。铅酸电池的标称电压为 2V/cell，而锂电池的标称电压为 3.2V。因此，要获得 12V 电池，您通常需要串联四个电池。这将使一个标称电压 磷酸铁锂 12.8V .串联连接的八个电池组成一个 24V电池 标称电压为 25.6V，16 节串联的电池组成 48V电池 标称电压为 51.2V。这些电压与您的典型工作得很好 12V、24V 和 48V 逆变器 .

锂电池通常用于直接替代铅酸电池，因为它们具有非常相似的充电电压。一个四格 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恒定电压状态。通常，当电池达到最大充电电压时，就不再需要充电了。磷酸铁锂电池的放电特性也很独特。在放电期间，锂电池将保持比铅酸电池在负载下通常会高得多的电压。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，这会让人很难判断已经使用了多少容量。

与铅酸电池相比，锂电池的一个显着优势是它们不会出现不足循环。从本质上讲，这是电池在第二天再次放电之前无法充满电的时候。这对铅酸电池来说是一个非常大的问题，如果以这种方式反复循环，会导致极板显着退化。磷酸铁锂电池无需定期充满电。事实上，用轻微的部分充电而不是完全充电可以略微提高整体预期寿命。

在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%。仅此一项对于冬季缺乏太阳能的系统来说就是一项重大改进，发电机充电可节省大量燃料。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以短至两个小时。同样重要的是要注意，锂电池可以按照额定值进行几乎完全的放电，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、平衡和保护电池不在“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/过温等情况的影响。如果电池电压低于 2.5V，LiFePO4 电池将永久损坏，如果电池电压升高到 4.2V 以上，也会永久损坏。BMS 监控每个电池，并在欠压/过压的情况下防止损坏电池。

BMS 的另一个重要职责是在充电期间平衡电池组，确保所有电池都能充满电而不会过度充电。LiFePO4 电池的电池不会在充电周期结束时自动平衡。电池的阻抗略有不同，因此没有电池是 100% 相同的。因此，在循环时，一些电池将比其他电池更早完全充电或放电。如果单元格不平衡，单元格之间的方差会随着时间显着增加。

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。这是一个结果 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，落后的电池将不会充满电。在平衡过程中，BMS 将向充满电的电池施加小负载，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，锂电池具有许多优势。它们是一种安全可靠的电池解决方案，无需担心热失控和/或灾难性熔毁，而其他锂电池类型很可能发生这种情况。这些电池具有极长的循环寿命，一些制造商甚至为电池提供高达 10,000 次循环的保修。凭借高达 C/2 的连续高放电和充电率以及高达 98% 的往返效率，这些电池在行业内越来越受欢迎也就不足为奇了。 磷酸铁锂 (LiFePO4) 是一个完美的 储能解决方案 .