Baterie litowe wyróżniają się na tle innych rodzajów baterii ze względu na wysoką gęstość energii i niski koszt na cykl. Jednak „bateria litowa” jest terminem niejednoznacznym. Istnieje około sześciu typowych chemii baterii litowych, z których każda ma swoje unikalne zalety i wady. W zastosowaniach związanych z energią odnawialną dominującą substancją chemiczną jest fosforan litowo-żelazowy (LiFePO4). Ta chemia ma doskonałe bezpieczeństwo, doskonałą stabilność termiczną, wysokie wartości prądu, długi cykl życia i tolerancję na nadużycia.
Fosforan litowo-żelazowy (LiFePO4) to wyjątkowo stabilny skład chemiczny litu w porównaniu z prawie wszystkimi innymi składnikami litu. Akumulator składa się z naturalnie bezpiecznego materiału katody (fosforanu żelaza). W porównaniu z innymi chemikaliami litu fosforan żelaza sprzyja silnemu wiązaniu molekularnemu, które wytrzymuje ekstremalne warunki ładowania, przedłuża cykl życia i zachowuje integralność chemiczną przez wiele cykli. To właśnie zapewnia tym akumulatorom doskonałą stabilność termiczną, długą żywotność i odporność na nadużycia. Akumulatory LiFePO4 nie są podatne na przegrzanie, ani nie są podatne na `` ucieczkę termiczną '', a zatem nie przegrzewają się ani nie zapalają, gdy są poddawane rygorystycznym nieprawidłowym czynnościom lub trudnym warunkom środowiskowym.
W przeciwieństwie do zalanego kwasu ołowiowego i innych chemikaliów akumulatorów, akumulatory litowe nie wydzielają niebezpiecznych gazów, takich jak wodór i tlen. Nie ma również niebezpieczeństwa narażenia na żrące elektrolity, takie jak kwas siarkowy czy wodorotlenek potasu. W większości przypadków akumulatory te można przechowywać w zamkniętych przestrzeniach bez ryzyka wybuchu, a odpowiednio zaprojektowany system nie powinien wymagać aktywnego chłodzenia ani wentylacji.
Baterie litowe to zespół złożony z wielu ogniw, takich jak akumulatory kwasowo-ołowiowe i wiele innych typów baterii. Akumulatory kwasowo-ołowiowe mają napięcie nominalne 2 V / ogniwo, podczas gdy ogniwa akumulatorów litowych mają napięcie nominalne 3,2 V. Dlatego, aby uzyskać akumulator 12 V, zazwyczaj masz cztery ogniwa połączone szeregowo. Spowoduje to nominalne napięcie LiFePO4 12,8 V. Osiem ogniw połączonych szeregowo tworzy baterię 24V o napięciu znamionowym 25,6V, a szesnaście ogniw połączonych szeregowo tworzy baterię 48V o napięciu nominalnym 51,2V. Te napięcia działają bardzo dobrze z typowymi falownikami 12 V, 24 V i 48 V.
Baterie litowe są często używane do bezpośredniej wymiany akumulatorów kwasowo-ołowiowych, ponieważ mają bardzo podobne napięcia ładowania. Czterokomorowa bateria LiFePO4 (12,8 V) ma zazwyczaj maksymalne napięcie ładowania w zakresie 14,4-14,6 V (w zależności od zaleceń producenta). Cechą charakterystyczną baterii litowych jest to, że nie wymagają one ładowania absorpcyjnego ani nie muszą być utrzymywane w stanie stałego napięcia przez dłuższy czas. Zazwyczaj, gdy akumulator osiągnie maksymalne napięcie ładowania, nie trzeba go już ładować. Charakterystyka rozładowania akumulatorów LiFePO4 jest również wyjątkowa. Podczas rozładowywania akumulatory litowe będą utrzymywać znacznie wyższe napięcie niż akumulatory kwasowo-ołowiowe, które zwykle pod obciążeniem. Często zdarza się, że bateria litowa spada tylko o kilka dziesiątych wolta od pełnego naładowania do 75% rozładowania. Może to utrudniać określenie, jaka pojemność została wykorzystana bez sprzętu do monitorowania baterii.
Znaczącą przewagą litu nad akumulatorami kwasowo-ołowiowymi jest to, że nie cierpią one na deficyt cykliczny. Zasadniczo dzieje się tak, gdy akumulatorów nie można w pełni naładować przed ponownym rozładowaniem następnego dnia. Jest to bardzo duży problem w przypadku akumulatorów kwasowo-ołowiowych i może sprzyjać znacznej degradacji płyt, jeśli są wielokrotnie poddawane cyklom w ten sposób. Akumulatory LiFePO4 nie muszą być regularnie w pełni ładowane. W rzeczywistości można nieznacznie poprawić ogólną długość życia przy niewielkim częściowym naładowaniu zamiast pełnego naładowania.
Efektywność jest bardzo ważnym czynnikiem przy projektowaniu słonecznych systemów elektrycznych. Wydajność w obie strony (od pełnego do pełnego i z powrotem do pełnego) przeciętnego akumulatora kwasowo-ołowiowego wynosi około 80%. Inne chemie mogą być jeszcze gorsze. Wydajność energetyczna baterii litowo-żelazowo-fosforanowej w obie strony wynosi ponad 95-98%. Już samo to jest znaczącą poprawą dla systemów pozbawionych energii słonecznej zimą, oszczędności paliwa wynikające z ładowania generatora mogą być ogromne. Etap ładowania absorpcyjnego akumulatorów kwasowo-ołowiowych jest szczególnie nieefektywny, co skutkuje wydajnością rzędu 50% lub nawet mniej. Biorąc pod uwagę, że akumulatory litowe nie są ładowane absorpcyjnie, czas ładowania od całkowitego rozładowania do pełnego naładowania może wynosić zaledwie dwie godziny. Należy również zauważyć, że bateria litowa może ulec prawie całkowitemu rozładowaniu bez znaczących skutków ubocznych. Ważne jest jednak, aby upewnić się, że poszczególne komórki nie rozładowują się nadmiernie. Jest to zadanie zintegrowanego systemu zarządzania baterią (BMS).
Bezpieczeństwo i niezawodność baterii litowych jest dużym problemem, dlatego wszystkie zespoły powinny mieć zintegrowany system zarządzania baterią (BMS). BMS to system, który monitoruje, ocenia, równoważy i chroni komórki przed działaniem poza „bezpiecznym obszarem operacyjnym”. BMS jest istotnym elementem bezpieczeństwa systemu baterii litowej, monitorującym i chroniącym ogniwa w baterii przed przepięciem, zbyt niskim / zbyt wysokim napięciem, zbyt niską / zbyt wysoką temperaturą i innymi. Ogniwo LiFePO4 zostanie trwale uszkodzone, jeśli napięcie ogniwa kiedykolwiek spadnie poniżej 2,5 V, zostanie również trwale uszkodzone, jeśli napięcie ogniwa wzrośnie do ponad 4,2 V. BMS monitoruje każdą komórkę i zapobiega uszkodzeniu komórek w przypadku zbyt niskiego / zbyt wysokiego napięcia.
Innym istotnym obowiązkiem BMS jest zrównoważenie pakietu podczas ładowania, gwarantujące pełne naładowanie wszystkich ogniw bez przeładowania. Ogniwa akumulatora LiFePO4 nie wyważają się automatycznie pod koniec cyklu ładowania. Występują niewielkie różnice w impedancji przez komórki, a zatem żadne ogniwo nie jest w 100% identyczne. Dlatego podczas cykli niektóre ogniwa zostaną w pełni naładowane lub rozładowane wcześniej niż inne. Wariancja między komórkami znacznie wzrośnie w czasie, jeśli komórki nie są zrównoważone.
W akumulatorach kwasowo-ołowiowych prąd będzie nadal płynął, nawet gdy jedno lub więcej ogniw jest w pełni naładowanych. Jest to wynikiem elektrolizy zachodzącej w akumulatorze, w wyniku której woda rozpada się na wodór i tlen. Prąd ten pomaga w pełni naładować inne ogniwa, w naturalny sposób równoważąc ładunek wszystkich ogniw. Jednak w pełni naładowane ogniwo litowe będzie miało bardzo wysoką rezystancję i będzie płynąć bardzo mały prąd. Dlatego ogniwa opóźnione nie będą w pełni naładowane. Podczas równoważenia BMS przyłoży niewielkie obciążenie do w pełni naładowanych ogniw, zapobiegając ich przeładowaniu i pozwalając innym ogniwom nadrobić zaległości.
Baterie litowe oferują wiele korzyści w porównaniu z innymi rodzajami baterii. Są bezpiecznym i niezawodnym rozwiązaniem akumulatorowym, bez obawy o niekontrolowany wzrost temperatury i / lub katastrofalny stop, co jest znaczącą możliwością w przypadku innych typów akumulatorów litowych. Akumulatory te zapewniają wyjątkowo długą żywotność, a niektórzy producenci gwarantują nawet do 10 000 cykli. Dzięki wysokim wskaźnikom rozładowania i ładowania ciągłego powyżej C / 2 oraz sprawności w obie strony do 98%, nic dziwnego, że te akumulatory zyskują na popularności w branży. Fosforan litowo-żelazowy (LiFePO4) to doskonałe rozwiązanie do magazynowania energii.
W 100% bezpieczna płatność
