Kaj je tehnologija litijeve baterije?

Litijeve baterije se razlikujejo od drugih baterijskih kemikalij zaradi svoje visoke energijske gostote in nizkih stroškov na cikel.Vendar je "litijeva baterija" dvoumen izraz.Obstaja približno šest pogostih kemijskih sestavov litijevih baterij, vse s svojimi edinstvenimi prednostmi in slabostmi.Pri uporabi obnovljivih virov energije prevladuje kemija Litijev železov fosfat (LiFePO4) .Ta kemija ima odlično varnost, z veliko termično stabilnostjo, visokimi tokovi, dolgo življenjsko dobo in odpornostjo na zlorabo.

Litijev železov fosfat (LiFePO4) je izjemno stabilna litijeva kemija v primerjavi s skoraj vsemi drugimi litijevimi kemijami.Baterija je sestavljena iz naravno varnega katodnega materiala (železov fosfat).V primerjavi z drugimi litijevimi kemikalijami železov fosfat spodbuja močno molekularno vez, ki prenese ekstremne pogoje polnjenja, podaljšuje življenjsko dobo cikla in ohranja kemično celovitost v mnogih ciklih.To je tisto, kar daje tem baterijam veliko toplotno stabilnost, dolgo življenjsko dobo in odpornost na zlorabo. LiFePO4 baterije niso nagnjeni k pregrevanju, niti niso nagnjeni k 'toplotnemu begu' in se zato ne pregrejejo ali vnamejo, ko so izpostavljeni strogemu napačnemu ravnanju ali težkim okoljskim pogojem.

V nasprotju s preplavljenimi svinčeno-kislinskimi in drugimi kemikalijami baterij litijeve baterije ne oddajajo nevarnih plinov, kot sta vodik in kisik.Prav tako ni nevarnosti izpostavljenosti jedkim elektrolitom, kot sta žveplova kislina ali kalijev hidroksid.V večini primerov lahko te baterije shranjujete v zaprtih prostorih brez nevarnosti eksplozije in pravilno zasnovan sistem ne bi smel zahtevati aktivnega hlajenja ali prezračevanja.

Litijeve baterije so sklop, sestavljen iz številnih celic, kot so svinčeno-kislinske baterije in številne druge vrste baterij.Svinčeve baterije imajo nazivno napetost 2 V/celico, medtem ko imajo celice litijeve baterije nazivno napetost 3,2 V.Zato boste za doseganje 12 V baterije običajno imeli štiri zaporedno povezane celice.Tako bo nazivna napetost a LiFePO4 12,8 V .Osem celic, povezanih v vrsto, tvori a 24V baterija z nazivno napetostjo 25,6 V in šestnajst zaporedno povezanih celic tvorijo a 48V baterija z nazivno napetostjo 51,2V.Te napetosti zelo dobro delujejo z vašim tipičnim 12V, 24V in 48V pretvorniki .

Litijeve baterije se pogosto uporabljajo za neposredno zamenjavo svinčenih baterij, ker imajo zelo podobne polnilne napetosti.Štiricelični LiFePO4 baterija (12,8 V), bo imel običajno največjo polnilno napetost med 14,4-14,6 V (odvisno od priporočil proizvajalca).Edinstveno za litijevo baterijo je, da ne potrebuje absorpcijskega polnjenja ali vzdrževanja v stanju konstantne napetosti dalj časa.Običajno, ko baterija doseže največjo polnilno napetost, je ni več treba polniti.Tudi lastnosti praznjenja LiFePO4 baterij so edinstvene.Med praznjenjem bodo litijeve baterije vzdrževale veliko višjo napetost kot običajno svinčeve baterije pod obremenitvijo.Ni neobičajno, da litijeva baterija pade le nekaj desetink volta od polne napolnjenosti do 75-odstotne izpraznjenosti.Zaradi tega je lahko težko ugotoviti, koliko zmogljivosti je bilo uporabljeno brez opreme za nadzor baterije.

Pomembna prednost litijevih pred svinčeno-kislinskimi baterijami je, da ne trpijo zaradi cikličnega pomanjkanja.V bistvu je to takrat, ko baterij ni mogoče popolnoma napolniti, preden se naslednji dan znova izpraznijo.To je zelo velika težava s svinčeno-kislinskimi baterijami in lahko povzroči znatno degradacijo plošče, če se na ta način ponavlja.LiFePO4 baterij ni treba redno polniti.Pravzaprav je možno rahlo izboljšati splošno pričakovano življenjsko dobo z rahlim delnim polnjenjem namesto polnega.

Učinkovitost je zelo pomemben dejavnik pri načrtovanju solarnih električnih sistemov.Učinkovitost povratne vožnje (od polne do izpraznjene in nazaj do polne) povprečne svinčeno-kislinske baterije je približno 80 %.Druge kemije so lahko še hujše.Povratna energetska učinkovitost litij-železove fosfatne baterije je več kot 95-98 %.Že samo to je pomembna izboljšava za sisteme, ki jim pozimi primanjkuje sončne energije, prihranek goriva zaradi polnjenja generatorja je lahko ogromen.Stopnja absorpcijskega polnjenja svinčenih akumulatorjev je še posebej neučinkovita, kar ima za posledico učinkovitost 50 % ali celo manj.Glede na to, da litijeve baterije nimajo absorpcijskega polnjenja, je čas polnjenja od popolnoma izpraznjene do popolnoma polne lahko le dve uri.Pomembno je tudi upoštevati, da se lahko litijeva baterija skoraj popolnoma izprazni, kot je ocenjeno, brez večjih škodljivih učinkov.Vendar pa je pomembno zagotoviti, da se posamezne celice ne izpraznijo preveč.To je naloga integriranih Sistem za upravljanje baterije (BMS) .

Varnost in zanesljivost litijevih baterij sta velika skrb, zato morajo imeti vsi sklopi integrirano baterijo Sistem za upravljanje baterije (BMS) .BMS je sistem, ki nadzoruje, ocenjuje, uravnava in ščiti celice pred delovanjem zunaj »varnega delovnega območja«.BMS je bistvena varnostna komponenta sistema litijevih baterij, ki nadzoruje in ščiti celice v bateriji pred previsokim tokom, prenizko/previsoko napetostjo, prenizko/previsoko temperaturo in več.LiFePO4 celica bo trajno poškodovana, če napetost celice kdaj pade na manj kot 2,5 V, prav tako bo trajno poškodovana, če napetost celice naraste na več kot 4,2 V.BMS nadzoruje vsako celico in bo preprečil poškodbe celic v primeru prenizke/previsoke napetosti.

Druga bistvena odgovornost BMS je uravnoteženje paketa med polnjenjem, kar zagotavlja, da so vse celice popolnoma napolnjene brez prekomernega polnjenja.Celice baterije LiFePO4 se ob koncu cikla polnjenja ne bodo samodejno uravnotežile.Obstajajo majhne razlike v impedanci skozi celice in zato nobena celica ni 100 % enaka.Zato bodo pri ciklu nekatere celice popolnoma napolnjene ali izpraznjene prej kot druge.Varianca med celicami se bo sčasoma znatno povečala, če celice niso uravnotežene.

noter svinčeve baterije , bo tok še naprej tekel, tudi ko je ena ali več celic popolnoma napolnjenih.To je posledica elektroliza poteka v bateriji, pri čemer se voda razdeli na vodik in kisik.Ta tok pomaga popolnoma napolniti druge celice in tako naravno uravnovesiti naboj vseh celic.Vendar bo imela popolnoma napolnjena litijeva celica zelo visoko odpornost in bo tekel zelo majhen tok.Zaostajajoče celice zato ne bodo popolnoma napolnjene.Med izravnavanjem bo BMS uporabil majhno obremenitev za popolnoma napolnjene celice, s čimer bo preprečil prekomerno polnjenje in omogočil drugim celicam, da jih dohitijo.

Litijeve baterije ponujajo veliko prednosti pred drugimi kemičnimi baterijami.So varna in zanesljiva baterijska rešitev, brez strahu pred toplotnim pobegom in/ali katastrofalnim taljenjem, kar je pomembna možnost pri drugih vrstah litijevih baterij.Te baterije ponujajo izjemno dolgo življenjsko dobo, pri čemer nekateri proizvajalci celo jamčijo za baterije do 10.000 ciklov.Z visokimi stopnjami praznjenja in ponovnega polnjenja nad C/2 neprekinjeno in povratno učinkovitostjo do 98 %, ni čudno, da te baterije pridobivajo težo v industriji. Litijev železov fosfat (LiFePO4) je popolna rešitev za shranjevanje energije .