Bateriile cu litiu se deosebesc de alte chimicale ale bateriilor datorită densității lor ridicate de energie și a costului redus pe ciclu. Cu toate acestea, „baterie cu litiu” este un termen ambiguu. Există aproximativ șase chimii comune ale bateriilor cu litiu, toate cu propriile avantaje și dezavantaje unice. Pentru aplicațiile cu energie regenerabilă, chimia predominantă este litiu-fosfat de fier (LiFePO4). Această substanță chimică are o siguranță excelentă, cu o stabilitate termică excelentă, curenți mari, durata de viață lungă și toleranță la abuz.
Fosfat de litiu-fier (LiFePO4) este o chimie a litiului extrem de stabilă în comparație cu aproape toate celelalte chimii ale litiului. Bateria este asamblată cu un material catodic natural sigur (fosfat de fier). Comparativ cu alte chimii de litiu, fosfatul de fier promovează o legătură moleculară puternică, care rezistă condițiilor extreme de încărcare, prelungește durata de viață a ciclului și menține integritatea chimică pe mai multe cicluri. Acesta este ceea ce conferă acestor baterii stabilitatea lor termică, durata de viață lungă și toleranța la abuz. Bateriile LiFePO4 nu sunt predispuse la supraîncălzire și nici nu sunt dispuse la „fugă termică” și, prin urmare, nu se supraîncălzesc și nu se aprind atunci când sunt supuse unei manipulări riguroase sau unor condiții de mediu dure.
Spre deosebire de acidul cu plumb inundat și alte produse chimice ale bateriilor, bateriile cu litiu nu evacuează gaze periculoase precum hidrogenul și oxigenul. De asemenea, nu există pericolul expunerii la electroliți caustici, cum ar fi acidul sulfuric sau hidroxidul de potasiu. În majoritatea cazurilor, aceste baterii pot fi depozitate în zone închise, fără riscul de explozie, iar un sistem proiectat corespunzător nu ar trebui să necesite răcire sau aerisire activă.
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 celulele bateriei cu litiu au o tensiune nominală de 3,2V. Prin urmare, pentru a obține o baterie de 12V, veți avea de obicei patru celule conectate într-o serie. Acest lucru va face tensiunea nominală a unui LiFePO4 12,8V. Opt celule conectate într-o serie fac o baterie de 24V cu o tensiune nominală de 25,6V și șaisprezece celule conectate într-o serie fac o baterie de 48V cu o tensiune nominală de 51,2V. Aceste tensiuni funcționează foarte bine cu invertoarele tipice de 12V, 24V și 48V.
Bateriile cu litiu sunt adesea folosite pentru a înlocui direct bateriile cu plumb-acid, deoarece au tensiuni de încărcare foarte similare. O baterie LiFePO4 cu patru celule (12,8V), va avea de obicei o tensiune de încărcare maximă între 14,4-14,6V (în funcție de recomandările producătorilor). Ceea ce este unic pentru o baterie cu litiu este că nu au nevoie de o încărcare de absorbție sau să fie menținute 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 câteva zecimi de volt de la o încărcare completă la 75% descărcată. Acest lucru poate face dificil să se spună câtă capacitate a fost utilizată fără echipament de monitorizare a bateriei.
Un avantaj semnificativ al litiului față de bateriile plumb-acid este că acestea 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 plăcilor dacă este ciclată în mod repetat în acest mod. Baterii LiFePO4 nu trebuie să fie încărcate complet în mod regulat. De fapt, este posibil să îmbunătățiți ușor speranța de viață generală cu o ușoară încărcare parțială în loc de o încărcare completă.
Eficiența este un factor foarte important la proiectarea sistemelor electrice solare. Eficiența dus-întors (de la plină la moartă și înapoi la plină) a bateriei medii de acid plumb este de aproximativ 80%. Alte chimii pot fi chiar mai rele. Eficiența energetică dus-întors a unei baterii de litiu-fosfat de fier este de peste 95-98%. Numai aceasta este o îmbunătățire semnificativă pentru sistemele care nu au energie solară în timpul iernii, economiile de combustibil generate de încărcarea generatorului pot fi extraordinare. Etapa de încărcare a absorbției bateriilor plumb-acid este deosebit de ineficientă, rezultând o eficiență de 50% sau chiar mai mică. Având în vedere că bateriile cu litiu nu se încarcă prin absorbție, timpul de încărcare de la descărcarea completă până la completul complet poate fi de doar două ore. De asemenea, este important să rețineți că o baterie cu litiu poate suferi o descărcare aproape completă ca fiind evaluată fără efecte adverse semnificative. Cu toate acestea, este important să vă asigurați că celulele individuale nu depășesc descărcarea. Aceasta este sarcina sistemului integrat de gestionare a bateriei (BMS).
Siguranța și fiabilitatea bateriilor cu litiu reprezintă o preocupare majoră, astfel toate ansamblurile ar trebui să aibă un sistem integrat de gestionare a 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, care monitorizează și protejează celulele din baterie împotriva supracurentului, sub / supra tensiunii, sub / supra temperaturii și multe altele. O celulă LiFePO4 va fi deteriorată permanent dacă tensiunea celulei scade vreodată la mai puțin de 2,5V, va fi, de asemenea, permanent deteriorată dacă tensiunea celulei crește la mai mult de 4,2V. BMS monitorizează fiecare celulă și va preveni deteriorarea celulelor în caz de sub / supratensiune.
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, prin urmare, nici o celulă nu este 100% identică. Prin urmare, atunci când sunt ciclate, unele celule vor fi complet încărcate sau descărcate mai devreme decât altele. Varianța dintre celule va crește semnificativ în timp dacă celulele nu sunt echilibrate.
În bateriile plumb-acid, curentul va continua să curgă chiar și atunci când una sau mai multe celule sunt complet încărcate. Acesta este rezultatul electrolizei care are loc în interiorul bateriei, apa scindându-se în hidrogen și oxigen. Acest curent ajută la încărcarea completă a altor celule, echilibrând astfel în mod natural încărcarea de pe toate celulele. Cu toate acestea, o celulă de litiu complet încărcată va avea o rezistență foarte mare și va curge foarte puțin curent. Prin urmare, celulele întârziate nu vor fi complet încărcate. În timpul echilibrării, BMS va aplica o sarcină mică asupra celulelor complet încărcate, împiedicând supraîncărcarea și permițând celelalte celule să ajungă din urmă.
Bateriile cu litiu oferă multe avantaje față de alte chimicale ale bateriilor. Sunt o soluție sigură și fiabilă a bateriei, fără teamă de fugă termică și / sau topire catastrofală, ceea ce reprezintă o posibilitate semnificativă din partea altor tipuri de baterii litiu. Aceste baterii oferă o durată de viață extrem de lungă, unii producători garantând chiar baterii de până la 10.000 de cicluri. Cu rate mari de descărcare și reîncărcare în creștere de C / 2 continuu și o eficiență dus-întors de până la 98%, nu este de mirare că aceste baterii câștigă aderență în industrie. Fosfatul de litiu-fier (LiFePO4) este o soluție perfectă de stocare a energiei.
Plată 100% sigură
