Mi az a lítium akkumulátor technológia?

A lítium akkumulátorok nagy energiasűrűségük és alacsony ciklusonkénti költségük miatt különböznek a többi akkumulátor kémiától.A „lítium akkumulátor” azonban kétértelmű kifejezés.A lítium akkumulátoroknak körülbelül hat általános kémiája létezik, mindegyiknek megvannak a maga egyedi előnyei és hátrányai.A megújuló energiaforrások alkalmazásánál a kémia az uralkodó Lítium-vas-foszfát (LiFePO4) .Ez a kémia kiváló biztonsággal rendelkezik, nagy termikus stabilitással, nagy áramerősséggel, hosszú élettartammal és a visszaélésekkel szembeni toleranciával rendelkezik.

Lítium-vas-foszfát (LiFePO4) Szinte az összes többi lítium kémiához képest rendkívül stabil lítium kémia.Az akkumulátor természetesen biztonságos katódanyagból (vas-foszfát) van összeszerelve.Más lítiumvegyületekkel összehasonlítva a vas-foszfát erős molekuláris kötést hoz létre, amely ellenáll a szélsőséges töltési körülményeknek, meghosszabbítja a ciklus élettartamát, és számos cikluson keresztül megőrzi a kémiai integritását.Ez adja ezeknek az akkumulátoroknak a kiváló hőstabilitását, hosszú élettartamát és a visszaélésekkel szembeni toleranciát. LiFePO4 akkumulátorok nem hajlamosak a túlmelegedésre, és nem hajlamosak a „termikus elszabadulásra”, ezért nem melegednek túl vagy gyulladnak ki, ha szigorú helytelen kezelésnek vagy zord környezeti feltételeknek vannak kitéve.

Ellentétben az elárasztott ólom-savas és más akkumulátorkémiai anyagokkal, a lítium akkumulátorok nem bocsátanak ki veszélyes gázokat, például hidrogént és oxigént.Nem áll fenn a maró elektrolitoknak, például kénsavnak vagy kálium-hidroxidnak való kitettség veszélye sem.A legtöbb esetben ezek az akkumulátorok zárt helyen tárolhatók robbanásveszély nélkül, és egy megfelelően megtervezett rendszer nem igényel aktív hűtést vagy légtelenítést.

A lítium akkumulátorok sok cellából, például ólom-savas akkumulátorokból és sok más típusú akkumulátorból álló szerelvények.Az ólom-savas akkumulátorok névleges feszültsége 2 V/cella, míg a lítium akkumulátorcellák névleges feszültsége 3,2 V.Ezért a 12 V-os akkumulátor eléréséhez általában négy cellát kell sorba kötni.Ezzel az a névleges feszültsége lesz LiFePO4 12,8V .Nyolc sorba kapcsolt cella a 24V-os akkumulátor 25,6 V névleges feszültséggel és tizenhat sorba kapcsolt cellával a 48V-os akkumulátor 51,2V névleges feszültséggel.Ezek a feszültségek nagyon jól működnek a tipikus feszültségekkel 12V-os, 24V-os és 48V-os inverterek .

A lítium akkumulátorokat gyakran használják az ólom-savas akkumulátorok közvetlen cseréjére, mivel nagyon hasonló töltési feszültséggel rendelkeznek.Négy cellás LiFePO4 akkumulátor (12,8 V), tipikusan 14,4-14,6 V között van a maximális töltési feszültség (a gyártó ajánlásaitól függően).A lítium akkumulátor sajátossága, hogy nincs szüksége abszorpciós töltésre, és nem kell hosszú ideig állandó feszültség alatt tartani.Általában, amikor az akkumulátor eléri a maximális töltési feszültséget, már nem kell tölteni.A LiFePO4 akkumulátorok kisütési jellemzői is egyedülállóak.Kisütés közben a lítium akkumulátorok sokkal nagyobb feszültséget tartanak fenn, mint az ólom-savas akkumulátorok általában terhelés alatt.Nem ritka, hogy egy lítium akkumulátor csak néhány tized voltot veszít a teljes töltöttségről 75%-ra.Ez megnehezítheti annak megállapítását, hogy mennyi kapacitást használtak fel akkumulátorfigyelő berendezés nélkül.

A lítium jelentős előnye az ólom-savas akkumulátorokkal szemben, hogy nem szenvednek a hiányos kerékpározástól.Lényegében ez az, amikor az akkumulátorokat nem lehet teljesen feltölteni, mielőtt másnap újra lemerülnének.Ez egy nagyon nagy probléma az ólom-savas akkumulátoroknál, és jelentős lemezromlást okozhat, ha ismételten ilyen módon ciklikusan használják.A LiFePO4 akkumulátorokat nem kell rendszeresen teljesen feltölteni.Valójában a teljes töltés helyett egy enyhe részleges feltöltéssel némileg javítható a várható élettartam.

A hatékonyság nagyon fontos tényező a napelemes elektromos rendszerek tervezésénél.Az átlagos ólom-savas akkumulátor oda-vissza hatásfoka (teliről lemerültre és vissza a teljesre) körülbelül 80%.Más kémia még rosszabb lehet.A lítium-vas-foszfát akkumulátor oda-vissza energiahatékonysága 95-98% felett van.Ez önmagában is jelentős előrelépés a télen napenergiával éhező rendszerek számára, a generátortöltésből származó üzemanyag-megtakarítás óriási lehet.Az ólomakkumulátorok abszorpciós töltési szakasza különösen nem hatékony, ami 50%-os vagy még ennél is kisebb hatásfokot eredményez.Tekintettel arra, hogy a lítium akkumulátorok nem töltenek fel abszorpciós töltést, a töltési idő a teljesen lemerüléstől a teljesen teliig akár két óra is lehet.Azt is fontos megjegyezni, hogy a lítium akkumulátor szinte teljesen lemerülhet, jelentős káros hatások nélkül.Fontos azonban annak biztosítása, hogy az egyes cellák ne kisüljenek túl.Ez az integrált dolga Akkumulátorkezelő rendszer (BMS) .

A lítium akkumulátorok biztonsága és megbízhatósága nagy aggodalomra ad okot, ezért minden szerelvényt integrálni kell Akkumulátorkezelő rendszer (BMS) .A BMS egy olyan rendszer, amely figyeli, értékeli, kiegyensúlyozza és megvédi a sejteket a „Biztonságos működési területen” kívüli működéstől.A BMS a lítium akkumulátor rendszer alapvető biztonsági eleme, amely felügyeli és védi az akkumulátor celláit a túlárammal, alul/túlfeszültséggel, alul/túlhőmérséklettel és egyebekkel szemben.Egy LiFePO4 cella maradandóan károsodik, ha a cella feszültsége valaha is 2,5 V alá esik, és akkor is maradandóan károsodik, ha a cella feszültsége 4,2 V fölé emelkedik.A BMS felügyeli az egyes cellákat, és megakadályozza a cellák károsodását alacsony/túlfeszültség esetén.

A BMS másik alapvető feladata, hogy töltés közben kiegyensúlyozza a csomagot, garantálva, hogy minden cella teljes töltést kapjon túltöltés nélkül.A LiFePO4 akkumulátor cellái nem egyensúlyoznak automatikusan a töltési ciklus végén.A cellákon keresztüli impedancia enyhe eltéréseket mutat, így egyetlen cella sem 100%-ban azonos.Ezért ciklus közben egyes cellák korábban teljesen feltöltődnek vagy kisülnek, mint mások.A sejtek közötti eltérés idővel jelentősen megnő, ha a sejtek nincsenek kiegyensúlyozottak.

Ban ben ólom-savas akkumulátorok , az áram akkor is tovább folyik, ha egy vagy több cella teljesen fel van töltve.Ez annak eredménye az akkumulátoron belül zajlik az elektrolízis, a víz hidrogénre és oxigénre hasad.Ez az áram segíti a többi cella teljes feltöltését, így természetesen kiegyenlíti az összes cella töltését.A teljesen feltöltött lítium cellának azonban nagyon nagy az ellenállása, és nagyon kevés áram folyik.A lemaradó cellák ezért nem töltődnek fel teljesen.A kiegyenlítés során a BMS kis terhelést fejt ki a teljesen feltöltött cellákra, megakadályozva a túltöltést, és lehetővé téve a többi cella felzárkózását.

A lítium akkumulátorok számos előnnyel rendelkeznek a többi elemkémiával szemben.Biztonságos és megbízható akkumulátor-megoldást jelentenek, nem kell tartani a hőkitöréstől és/vagy a katasztrofális olvadástól, ami jelentős lehetőség más lítium akkumulátortípusoknál.Ezek az akkumulátorok rendkívül hosszú élettartamot biztosítanak, egyes gyártók akár 10 000 ciklust is garantálnak.Nem csoda, hogy ezek az akkumulátorok egyre nagyobb teret hódítanak az iparban, mivel a kisütési és újratöltési arány C/2-től felfelé haladva, valamint az akár 98%-os oda-vissza hatásfok. Lítium-vas-foszfát (LiFePO4) egy tökéletes energiatárolási megoldás .