Ce este tehnologia bateriilor cu litiu?

Bateriile cu litiu se deosebesc de alte componente chimice ale bateriilor datorită densității lor mari de energie și costului scăzut pe ciclu.Cu toate acestea, „baterie cu litiu” este un termen ambiguu.Există aproximativ șase componente chimice comune ale bateriilor cu litiu, toate cu propriile avantaje și dezavantaje unice.Pentru aplicațiile de energie regenerabilă, chimia predominantă este Fosfat de fier de litiu (LiFePO4) .Această substanță chimică are o siguranță excelentă, cu stabilitate termică mare, curenți nominali ridicat, ciclu de viață lung și toleranță la abuz.

Fosfat de fier de litiu (LiFePO4) este chimia litiului extrem de stabilă în comparație cu aproape toate celelalte chimie ale litiului.Bateria este asamblată cu un material catod natural sigur (fosfat de fier).În comparație cu alte substanțe chimice ale litiului, fosfatul de fier promovează o legătură moleculară puternică, care rezistă la condiții extreme de încărcare, prelungește ciclul de viață și menține integritatea chimică pe mai multe cicluri.Acesta este ceea ce conferă acestor baterii o mare stabilitate termică, un ciclu de viață lung și toleranță la abuz. baterii LiFePO4 nu sunt predispuși la supraîncălzire și nici nu sunt predispuși la „fuga termică” și, prin urmare, nu se supraîncălzi și nu se aprind atunci când sunt supuși unei manipulări greșite riguroase sau condiții de mediu dure.

Spre deosebire de plumb-acid inundat și alte substanțe chimice ale bateriilor, bateriile cu litiu nu evacuează gaze periculoase, cum ar fi hidrogenul și oxigenul.De asemenea, nu există nici un pericol de expunere la electroliți caustici, cum ar fi acidul sulfuric sau hidroxidul de potasiu.În cele mai multe cazuri, aceste baterii pot fi depozitate în spații închise fără riscul de explozie și un sistem proiectat corespunzător nu ar trebui să necesite răcire activă sau aerisire.

Bateriile cu litiu sunt un ansamblu compus din mai multe celule, cum ar fi bateriile cu plumb-acid și multe alte tipuri de baterii.Bateriile cu plumb-acid au o tensiune nominală de 2V/celulă, în timp ce bateriile cu litiu au o tensiune nominală de 3,2V.Prin urmare, pentru a obține o baterie de 12 V, veți avea de obicei patru celule conectate în serie.Aceasta va face ca tensiunea nominală a LiFePO4 12,8 V .Opt celule conectate într-o serie formează a baterie 24V cu o tensiune nominală de 25,6V și șaisprezece celule conectate în serie fac a baterie 48V cu o tensiune nominală de 51,2V.Aceste tensiuni funcționează foarte bine cu dvs. tipice Invertoare de 12V, 24V și 48V .

Bateriile cu litiu sunt adesea folosite pentru a înlocui direct bateriile plumb-acid, deoarece au tensiuni de încărcare foarte asemănătoare.Un cu patru celule Baterie LiFePO4 (12,8 V), va avea de obicei o tensiune maximă de încărcare între 14,4-14,6 V (în funcție de recomandările producătorilor).Ceea ce este unic pentru o baterie cu litiu este că nu are nevoie de o încărcare de absorbție sau să fie menținută într-o stare de tensiune constantă pentru perioade semnificative de timp.De obicei, atunci când bateria atinge tensiunea maximă de încărcare, nu mai trebuie încărcată.Caracteristicile de descărcare ale bateriilor LiFePO4 sunt, de asemenea, unice.În timpul descărcării, bateriile cu litiu vor menține o tensiune mult mai mare decât bateriile cu plumb-acid, de obicei, sub sarcină.Nu este neobișnuit ca o baterie cu litiu să scadă doar cu câteva zecimi de volți de la o încărcare completă la 75% descărcată.Acest lucru poate face dificil de a spune cât de multă capacitate a fost utilizată fără echipament de monitorizare a bateriei.

Un avantaj semnificativ al bateriilor cu litiu față de bateriile plumb-acid este că nu suferă de cicluri deficitare.În esență, acesta este momentul în care bateriile nu pot fi încărcate complet înainte de a fi descărcate din nou a doua zi.Aceasta este o problemă foarte mare cu bateriile cu plumb-acid și poate promova degradarea semnificativă a plăcii dacă se ciclează în mod repetat în acest mod.Bateriile LiFePO4 nu trebuie să fie complet încărcate în mod regulat.De fapt, este posibil să îmbunătățiți puțin speranța de viață generală cu o ușoară încărcare parțială în loc de o încărcare completă.

Eficiența este un factor foarte important în proiectarea sistemelor electrice solare.Eficiența dus-întors (de la plin la mort și înapoi la plin) a bateriei medii plumb-acid este de aproximativ 80%.Alte chimii pot fi și mai rele.Eficiența energetică dus-întors a unei baterii Litiu Fier Fosfat este de peste 95-98%.Numai aceasta este o îmbunătățire semnificativă pentru sistemele lipsite de energie solară în timpul iernii, economiile de combustibil din încărcarea generatorului pot fi uriașe.Etapa de încărcare cu absorbție a bateriilor cu plumb-acid este deosebit de ineficientă, rezultând eficiențe de 50% sau chiar mai puțin.Având în vedere că bateriile cu litiu nu se încarcă prin absorbție, timpul de încărcare de la descărcare completă la complet plină poate fi de până la două ore.De asemenea, este important să rețineți că o baterie cu litiu poate suferi o descărcare aproape completă, așa cum este evaluată, fără efecte adverse semnificative.Cu toate acestea, este important să vă asigurați că celulele individuale nu se descarcă excesiv.Aceasta este treaba integrantului Sistem de management al bateriei (BMS) .

Siguranța și fiabilitatea bateriilor cu litiu reprezintă o mare preocupare, astfel încât toate ansamblurile ar trebui să aibă un integrat Sistem de management al bateriei (BMS) .BMS este un sistem care monitorizează, evaluează, echilibrează și protejează celulele împotriva funcționării în afara „zonei de operare sigure”.BMS este o componentă esențială de siguranță a unui sistem de baterii cu litiu, monitorizarea și protejarea celulelor din baterie împotriva supracurentului, sub/supratensiunii, sub/supra temperatură și multe altele.O celulă LiFePO4 va fi deteriorată permanent dacă tensiunea celulei scade vreodată la mai puțin de 2,5 V, va fi, de asemenea, deteriorată permanent dacă tensiunea celulei crește la mai mult de 4,2 V.BMS monitorizează fiecare celulă și va preveni deteriorarea celulelor în cazul sub/supratensiunii.

O altă responsabilitate esențială a BMS este de a echilibra pachetul în timpul încărcării, garantând că toate celulele primesc o încărcare completă fără supraîncărcare.Celulele unei baterii LiFePO4 nu se vor echilibra automat la sfârșitul ciclului de încărcare.Există mici variații ale impedanței prin celule și astfel nicio celulă nu este 100% identică.Prin urmare, atunci când sunt ciclate, unele celule vor fi complet încărcate sau descărcate mai devreme decât altele.Varianta dintre celule va crește semnificativ în timp dacă celulele nu sunt echilibrate.

În baterii plumb-acid , curentul va continua să circule chiar și atunci când una sau mai multe celule sunt complet încărcate.Acesta este un rezultat al electroliza are loc în interiorul bateriei, apa divizându-se în hidrogen și oxigen.Acest curent ajută la încărcarea completă a altor celule, echilibrând astfel în mod natural încărcarea tuturor celulelor.Cu toate acestea, o celulă cu litiu complet încărcată va avea o rezistență foarte mare și va curge foarte puțin curent.Prin urmare, celulele întârziate nu vor fi încărcate complet.În timpul echilibrării, BMS va aplica o sarcină mică celulelor complet încărcate, prevenind supraîncărcarea și permițând celorlalte celule să atingă din urmă.

Bateriile cu litiu oferă multe avantaje față de alte chimie ale bateriilor.Sunt o soluție de baterie sigură și fiabilă, fără teamă de evadare termică și/sau de topire catastrofală, ceea ce este o posibilitate semnificativă față de alte tipuri de baterii cu litiu.Aceste baterii oferă un ciclu de viață extrem de lung, unii producători garantând chiar bateriile pentru până la 10.000 de cicluri.Cu rate ridicate de descărcare și reîncărcare de peste C/2 continuu și o eficiență dus-întors de până la 98%, nu este de mirare că aceste baterii câștigă acțiune în industrie. Fosfat de fier de litiu (LiFePO4) este un perfect soluție de stocare a energiei .