Литиумските батерии се разликуваат од другите хемиски батерии поради нивната висока густина на енергија и ниската цена по циклус. Сепак, "литиумска батерија" е двосмислен термин. Постојат околу шест вообичаени хемиски препарати за литиумски батерии, сите со свои уникатни предности и недостатоци. За апликации за обновлива енергија, доминантна хемија е литиум железен фосфат (LiFePO4). Оваа хемија има одлична безбедност, со голема термичка стабилност, висок рејтинг на струја, долг животен циклус и толеранција кон злоупотреба.
Литиум железен фосфат (LiFePO4) е исклучително стабилна литиумска хемија во споредба со скоро сите други хемиски препарати за литиум. Батеријата е составена со природно безбеден катоден материјал (железен фосфат). Во споредба со другите хемиски средства за литиум, железниот фосфат промовира силна молекуларна врска, која издржува екстремни услови на полнење, го продолжува животниот циклус и го одржува хемискиот интегритет во многу циклуси. Ова им дава на овие батерии голема термичка стабилност, долг животен век и толеранција кон злоупотреба. Батериите LiFePO4 не се подложни на прегревање, ниту се фрлени на „термички бегство“ и затоа не се прегреваат и не се палат кога се подложени на ригорозно погрешно ракување или сурови услови на животната средина.
За разлика од поплавената оловна киселина и други хемиски батерии, литиумските батерии не испуштаат опасни гасови како водород и кислород. Исто така, нема опасност од изложеност на каустични електролити, како што се сулфурна киселина или калиум хидроксид. Во повеќето случаи, овие батерии може да се складираат во затворени области без ризик од експлозија и правилно дизајнираниот систем не треба да бара активно ладење или проветрување.
Литиумските батерии се склоп составен од многу ќелии, како што се батерии од олово-киселина и многу други видови батерии. Оловните киселински батерии имаат номинален напон од 2V/ќелија, додека литиумските батерии имаат номинален напон од 3.2V. Затоа, за да постигнете батерија од 12V, обично имате четири ќелии поврзани во серија. Ова ќе го направи номиналниот напон на LiFePO4 12,8V. Осум ќелии поврзани во серија прават 24V батерија со номинален напон од 25,6V, а шеснаесет ќелии поврзани во серија прават батерија од 48V со номинален напон од 51,2V. Овие напони работат многу добро со вашите типични инвертори од 12V, 24V и 48V.
Литиумските батерии често се користат за директно замена на оловно-киселинските батерии, бидејќи имаат многу слични напони на полнење. Батерија со четири ќелии LiFePO4 (12.8V), обично ќе има максимален напон на полнење помеѓу 14.4-14.6V (во зависност од препораките на производителот). Она што е единствено за литиумската батерија е тоа што не им треба полнење за апсорпција или да се одржуваат во постојана напонска состојба за значителни временски периоди. Обично, кога батеријата ќе го достигне максималниот напон на полнење, повеќе не треба да се полни. Карактеристиките на празнење на LiFePO4 батериите се исто така уникатни. За време на празнењето, литиумските батерии ќе одржуваат многу поголем напон отколку батериите со олово-киселина обично под оптоварување. Не е невообичаено литиумската батерија да падне само неколку десетини од волти од целосно полнење на 75% испразнето. Ова може да го отежне кажувањето колку капацитет е искористен без опрема за мониторинг на батеријата.
Значајна предност на литиумот во однос на батериите од олово-киселина е тоа што тие не страдаат од дефицит на возење велосипед. Во суштина, ова е кога батериите не можат целосно да се наполнат пред повторно да се испразнат следниот ден. Ова е многу голем проблем со батериите од олово-киселина и може да промовира значителна деградација на чинијата ако постојано се вози на ваков начин. Батерии LiFePO4 не треба редовно да се полнат целосно. Всушност, можно е малку да се подобри целокупниот животен век со мало делумно полнење наместо целосно полнење.
Ефикасноста е многу важен фактор при дизајнирање соларни електрични системи. Ефикасноста на повратното патување (од полна до мртва и назад до полна) на просечната батерија со оловна киселина е околу 80%. Другите хемиски препарати можат да бидат уште полоши. Енергетската ефикасност на патувањето на батерија од литиум железен фосфат е нагоре од 95-98%. Ова само е значајно подобрување за системите гладни од сончева енергија во зима, заштедата на гориво од полнењето на генераторот може да биде огромна. Фазата на апсорпција на полнење на оловно-киселински батерии е особено неефикасна, што резултира со ефикасност од 50% или дури и помалку. Со оглед на тоа што литиумските батерии не апсорбираат полнење, времето на полнење од целосно испразнето до целосно полнење може да биде само два часа. Исто така, важно е да се напомене дека литиумската батерија може да подлежи на речиси целосно празнење како што е оценето без значителни негативни ефекти. Меѓутоа, важно е да бидете сигурни дека индивидуалните клетки не се претерано испуштаат. Ова е работа на интегрираниот систем за управување со батерии (BMS).
Безбедноста и сигурноста на литиумските батерии е голема грижа, затоа сите склопови треба да имаат интегриран систем за управување со батерии (BMS). BMS е систем кој ги следи, оценува, балансира и заштитува клетките од работа надвор од „Безбедната оперативна област“. BMS е суштинска безбедносна компонента на системот за литиумска батерија, која ги следи и заштитува ќелиите во батеријата од прекумерна струја, под/преку напон, под/прекумерна температура и многу повеќе. Cellелија LiFePO4 ќе биде трајно оштетена ако напонот на ќелијата некогаш падне на помалку од 2,5V, исто така, ќе биде трајно оштетен ако напонот на ќелијата се зголеми на повеќе од 4,2V. BMS ја следи секоја ќелија и ќе спречи оштетување на ќелиите во случај на под/преку напон.
Друга суштинска одговорност на BMS е да го балансира пакетот за време на полнењето, гарантирајќи дека сите ќелии ќе добијат целосно полнење без преполнување. Cellsелиите на батеријата LiFePO4 нема автоматски да се балансираат на крајот од циклусот на полнење. Постојат мали варијации во импедансата низ клетките и затоа ниту една ќелија не е 100% идентична. Затоа, кога се возат со велосипед, некои ќелии ќе бидат целосно наполнети или испразнети порано од другите. Варијансата помеѓу клетките значително ќе се зголеми со текот на времето ако клетките не се балансирани.
Во батерии со оловно-киселина, струјата ќе продолжи да тече дури и кога една или повеќе ќелии се целосно наполнети. Ова е резултат на електролиза што се одвива во батеријата, водата се дели на водород и кислород. Оваа струја помага целосно да се полнат другите ќелии, со што природно се балансира полнењето на сите клетки. Сепак, целосно наполнета литиумска ќелија ќе има многу висок отпор и ќе тече многу мала струја. Затоа, ќелиите што заостануваат нема да бидат целосно наполнети. За време на балансирањето, BMS ќе нанесе мал товар на целосно наполнетите ќелии, спречувајќи го да се наполни прекумерно и ќе им овозможи на другите ќелии да се израмнат.
Литиумските батерии нудат многу предности во однос на другите хемиски препарати за батерии. Тие се сигурно и сигурно решение за батерии, без страв од термички бегство и/или катастрофално распаѓање, што е значајна можност од другите типови литиумски батерии. Овие батерии нудат исклучително долг животен циклус, а некои производители дури гарантираат батерии до 10.000 циклуси. Со високи стапки на празнење и полнење до C/2 континуирано и ефикасност на патување до 98%, не е чудно што овие батерии добиваат напнатост во индустријата. Литиум железен фосфат (LiFePO4) е совршено решение за складирање енергија.
100% сигурна исплата
