Οι μπαταρίες λιθίου ξεχωρίζουν από τις άλλες χημικές μπαταρίες λόγω της υψηλής ενεργειακής πυκνότητας και του χαμηλού κόστους ανά κύκλο. Ωστόσο, η "μπαταρία λιθίου" είναι ένας διφορούμενος όρος. Υπάρχουν περίπου έξι κοινές χημεία μπαταριών λιθίου, όλες με τα δικά τους μοναδικά πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Για εφαρμογές ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, η κυρίαρχη χημεία είναι το φωσφορικό σίδηρο λιθίου (LiFePO4). Αυτή η χημεία έχει εξαιρετική ασφάλεια, με μεγάλη θερμική σταθερότητα, υψηλές βαθμολογίες ρεύματος, μεγάλη διάρκεια ζωής και ανοχή στην κατάχρηση.
Φωσφορικό σίδηρο λιθίου (LiFePO4) είναι μια εξαιρετικά σταθερή χημεία λιθίου σε σύγκριση με σχεδόν όλες τις άλλες χημικές ουσίες λιθίου. Η μπαταρία συναρμολογείται με ένα φυσικά ασφαλές υλικό καθόδου (φωσφορικό σίδηρο). Σε σύγκριση με άλλες χημικές ουσίες λιθίου, το φωσφορικό σίδηρο προάγει έναν ισχυρό μοριακό δεσμό, ο οποίος αντέχει σε ακραίες συνθήκες φόρτισης, παρατείνει τη διάρκεια ζωής του κύκλου και διατηρεί τη χημική ακεραιότητα σε πολλούς κύκλους. Αυτό δίνει σε αυτές τις μπαταρίες μεγάλη θερμική σταθερότητα, μεγάλη διάρκεια ζωής και ανοχή στην κατάχρηση. Οι μπαταρίες LiFePO4 δεν είναι επιρρεπείς σε υπερθέρμανση, ούτε διατίθενται σε «θερμική διαφυγή» και, ως εκ τούτου, δεν υπερθερμαίνονται ή αναφλέγονται όταν υφίστανται αυστηρές λανθασμένες καταστάσεις ή σκληρές περιβαλλοντικές συνθήκες.
Σε αντίθεση με το πλημμυρισμένο οξύ μολύβδου και άλλες χημικές ουσίες μπαταριών, οι μπαταρίες λιθίου δεν αερίζουν επικίνδυνα αέρια όπως υδρογόνο και οξυγόνο. Δεν υπάρχει επίσης κίνδυνος έκθεσης σε καυστικούς ηλεκτρολύτες όπως θειικό οξύ ή υδροξείδιο του καλίου. Στις περισσότερες περιπτώσεις, αυτές οι μπαταρίες μπορούν να αποθηκευτούν σε περιορισμένους χώρους χωρίς τον κίνδυνο έκρηξης και ένα σωστά σχεδιασμένο σύστημα δεν θα πρέπει να απαιτεί ενεργή ψύξη ή εξαερισμό.
Οι μπαταρίες λιθίου είναι ένα συγκρότημα που αποτελείται από πολλά κελιά, όπως μπαταρίες μολύβδου-οξέος και πολλούς άλλους τύπους μπαταριών. Οι μπαταρίες μολύβδου οξέος έχουν ονομαστική τάση 2V / cell, ενώ οι μπαταρίες λιθίου έχουν ονομαστική τάση 3,2V. Επομένως, για να επιτύχετε μια μπαταρία 12V θα έχετε συνήθως τέσσερα κελιά συνδεδεμένα σε μια σειρά. Αυτό θα κάνει την ονομαστική τάση ενός LiFePO4 12.8V. Οκτώ κελιά συνδεδεμένα σε μια σειρά κάνουν μια μπαταρία 24V με ονομαστική τάση 25,6V και δεκαέξι κελιά συνδεδεμένα σε μια σειρά κάνουν μια μπαταρία 48V με ονομαστική τάση 51,2V. Αυτές οι τάσεις λειτουργούν πολύ καλά με τους τυπικούς σας μετατροπείς 12V, 24V και 48V.
Οι μπαταρίες λιθίου χρησιμοποιούνται συχνά για την άμεση αντικατάσταση των μπαταριών μολύβδου-οξέος επειδή έχουν πολύ παρόμοιες τάσεις φόρτισης. Μια μπαταρία τεσσάρων κυψελών LiFePO4 (12.8V), συνήθως θα έχει μέγιστη τάση φόρτισης μεταξύ 14,4-14,6V (ανάλογα με τις συστάσεις του κατασκευαστή). Αυτό που είναι μοναδικό για μια μπαταρία λιθίου είναι ότι δεν χρειάζονται φόρτιση απορρόφησης ή να διατηρούνται σε κατάσταση σταθερής τάσης για σημαντικές χρονικές περιόδους. Συνήθως, όταν η μπαταρία φτάσει στη μέγιστη τάση φόρτισης δεν χρειάζεται πλέον να φορτιστεί. Τα χαρακτηριστικά εκφόρτισης των μπαταριών LiFePO4 είναι επίσης μοναδικά. Κατά την εκφόρτιση, οι μπαταρίες λιθίου θα διατηρήσουν πολύ υψηλότερη τάση από τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος που συνήθως θα είχαν φορτίσει. Δεν είναι ασυνήθιστο για μια μπαταρία λιθίου να πέσει μόνο τα δέκατα των βολτ από μια πλήρη φόρτιση σε 75% αποφορτισμένη. Αυτό μπορεί να δυσκολευτεί να πει πόση χωρητικότητα έχει χρησιμοποιηθεί χωρίς εξοπλισμό παρακολούθησης μπαταρίας.
Ένα σημαντικό πλεονέκτημα του λιθίου έναντι των μπαταριών μολύβδου-οξέος είναι ότι δεν υποφέρουν από ελλειμματική ποδηλασία. Ουσιαστικά, αυτό συμβαίνει όταν οι μπαταρίες δεν μπορούν να φορτιστούν πλήρως προτού αποφορτιστούν ξανά την επόμενη μέρα. Αυτό είναι ένα πολύ μεγάλο πρόβλημα με τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος και μπορεί να προωθήσει σημαντική υποβάθμιση της πλάκας εάν επαναλαμβάνεται επανειλημμένα με αυτόν τον τρόπο. Μπαταρίες LiFePO4 δεν χρειάζεται να φορτίζεστε πλήρως τακτικά. Στην πραγματικότητα, είναι δυνατόν να βελτιωθεί ελαφρώς το συνολικό προσδόκιμο ζωής με μια μικρή μερική φόρτιση αντί για μια πλήρη φόρτιση.
Η αποδοτικότητα είναι ένας πολύ σημαντικός παράγοντας κατά το σχεδιασμό ηλιακών ηλεκτρικών συστημάτων. Η απόδοση μετ 'επιστροφής (από πλήρη έως νεκρή και πίσω σε πλήρη) της μέσης μπαταρίας μολύβδου οξέος είναι περίπου 80%. Άλλες χημείες μπορεί να είναι ακόμη χειρότερες. Η ενεργειακή απόδοση μετ 'επιστροφής μιας μπαταρίας λιθίου σιδήρου φωσφορικού είναι άνω του 95-98%. Αυτό από μόνο του είναι μια σημαντική βελτίωση για συστήματα που λιμοκτονούν ηλιακή ενέργεια κατά τη διάρκεια του χειμώνα, η εξοικονόμηση καυσίμου από τη φόρτιση της γεννήτριας μπορεί να είναι τεράστια. Το στάδιο φόρτισης απορρόφησης των μπαταριών μολύβδου-οξέος είναι ιδιαίτερα αναποτελεσματικό, με αποτέλεσμα απόδοση 50% ή ακόμα και μικρότερη. Λαμβάνοντας υπόψη ότι οι μπαταρίες λιθίου δεν φορτίζουν απορρόφηση, ο χρόνος φόρτισης από πλήρως αποφορτισμένη έως εντελώς πλήρης μπορεί να είναι μόλις δύο ώρες. Είναι επίσης σημαντικό να σημειωθεί ότι μια μπαταρία λιθίου μπορεί να υποστεί σχεδόν πλήρη εκφόρτιση, όπως έχει βαθμολογηθεί χωρίς σημαντικές δυσμενείς επιπτώσεις. Είναι, ωστόσο, σημαντικό να βεβαιωθείτε ότι τα μεμονωμένα κύτταρα δεν υπερφορτώνουν. Αυτή είναι η δουλειά του ολοκληρωμένου Συστήματος Διαχείρισης Μπαταρίας (BMS).
Η ασφάλεια και η αξιοπιστία των μπαταριών λιθίου είναι μεγάλη ανησυχία, επομένως όλα τα συγκροτήματα θα πρέπει να διαθέτουν ένα ολοκληρωμένο σύστημα διαχείρισης μπαταριών (BMS). Το BMS είναι ένα σύστημα που παρακολουθεί, αξιολογεί, ισορροπεί και προστατεύει τα κελιά από τη λειτουργία εκτός της «περιοχής ασφαλούς λειτουργίας». Το BMS είναι ένα βασικό συστατικό ασφαλείας ενός συστήματος μπαταρίας λιθίου, το οποίο παρακολουθεί και προστατεύει τις κυψέλες εντός της μπαταρίας από υπερβολικό ρεύμα, τάση κάτω / υπεράνω, κάτω από / υπερβολική θερμοκρασία και πολλά άλλα. Ένα κελί LiFePO4 θα υποστεί μόνιμη ζημιά εάν η τάση του κελιού πέσει ποτέ σε λιγότερο από 2,5V, θα βλάψει επίσης μόνιμα εάν η τάση του κελιού αυξηθεί σε περισσότερα από 4,2V. Το BMS παρακολουθεί κάθε κυψέλη και θα αποτρέψει ζημιά στα κελιά σε περίπτωση τάσης κάτω / υπεράνω.
Μια άλλη βασική ευθύνη του BMS είναι η εξισορρόπηση του πακέτου κατά τη φόρτιση, διασφαλίζοντας ότι όλα τα κελιά έχουν πλήρη φόρτιση χωρίς υπερφόρτιση. Τα κελιά μιας μπαταρίας LiFePO4 δεν θα εξισορροπηθούν αυτόματα στο τέλος του κύκλου φόρτισης. Υπάρχουν μικρές διακυμάνσεις στην σύνθετη αντίσταση μέσω των κυττάρων και επομένως κανένα κύτταρο δεν είναι 100% ταυτόσημο. Επομένως, κατά την ανακύκλωση, ορισμένα κελιά θα φορτιστούν πλήρως ή θα εκφορτιστούν νωρίτερα από άλλα. Η διακύμανση μεταξύ των κυττάρων θα αυξηθεί σημαντικά με την πάροδο του χρόνου εάν τα κύτταρα δεν είναι ισορροπημένα.
Στις μπαταρίες μολύβδου-οξέος, το ρεύμα θα συνεχίσει να ρέει ακόμη και όταν ένα ή περισσότερα από τα στοιχεία είναι πλήρως φορτισμένα. Αυτό είναι αποτέλεσμα της ηλεκτρόλυσης που λαμβάνει χώρα μέσα στην μπαταρία, το νερό που χωρίζεται σε υδρογόνο και οξυγόνο. Αυτό το ρεύμα βοηθά να φορτιστούν πλήρως άλλα κελιά, εξισορροπώντας έτσι φυσικά τη φόρτιση σε όλα τα κελιά. Ωστόσο, ένα πλήρως φορτισμένο κελί λιθίου θα έχει πολύ υψηλή αντίσταση και πολύ λίγο ρεύμα θα ρέει. Τα κελιά καθυστέρησης δεν θα φορτιστούν πλήρως. Κατά τη διάρκεια της εξισορρόπησης, το BMS θα εφαρμόσει ένα μικρό φορτίο στα πλήρως φορτισμένα κελιά, αποτρέποντάς το από την υπερφόρτιση και επιτρέποντας στα άλλα κελιά να προχωρήσουν.
Οι μπαταρίες λιθίου προσφέρουν πολλά οφέλη σε σχέση με άλλες χημικές ουσίες μπαταριών. Είναι μια ασφαλής και αξιόπιστη λύση μπαταρίας, χωρίς φόβο θερμικής διαφυγής ή / και καταστροφικής κατάρρευσης, η οποία είναι σημαντική πιθανότητα από άλλους τύπους μπαταριών λιθίου. Αυτές οι μπαταρίες προσφέρουν εξαιρετικά μεγάλη διάρκεια ζωής, με ορισμένους κατασκευαστές να εγγυώνται ακόμη και μπαταρίες για έως και 10.000 κύκλους. Με υψηλούς ρυθμούς εκφόρτισης και επαναφόρτισης άνω του C / 2 συνεχούς λειτουργίας και απόδοση μετ 'επιστροφής έως 98%, δεν είναι περίεργο ότι αυτές οι μπαταρίες κερδίζουν έλξη στον κλάδο. Το Lithium Iron Phosphate (LiFePO4) είναι μια τέλεια λύση αποθήκευσης ενέργειας.
100% ασφαλής πληρωμή
