Litijeve baterije izdvajaju se od ostalih kemijskih baterija zbog velike gustoće energije i niske cijene po ciklusu. Međutim, "litijeva baterija" dvosmislen je pojam. Postoji oko šest uobičajenih kemikalija litijevih baterija, sve sa svojim jedinstvenim prednostima i nedostacima. Za primjenu obnovljivih izvora energije, pretežna kemija je litij-željezov fosfat (LiFePO4). Ova kemija ima izvrsnu sigurnost, s velikom toplinskom stabilnošću, visokim strujama, dugim životnim vijekom i tolerancijom na zlostavljanje.
Litijev željezni fosfat (LiFePO4) izuzetno je stabilna litijeva kemija u usporedbi s gotovo svim ostalim litijevim kemijama. Baterija je sastavljena od prirodno sigurnog katodnog materijala (željezni fosfat). U usporedbi s drugim kemikalijama litija, željezni fosfat potiče jaku molekularnu vezu koja podnosi ekstremne uvjete punjenja, produljuje životni vijek ciklusa i održava kemijski integritet tijekom mnogih ciklusa. To je ono što ovim baterijama daje veliku toplinsku stabilnost, dug životni vijek i toleranciju na zlostavljanje. LiFePO4 baterije nisu sklone pregrijavanju, niti su izložene 'toplinskom odbjeganju', pa se zato ne pregriju ili ne pale kad su podvrgnute rigoroznom rukovanju ili teškim uvjetima okoline.
Za razliku od poplavljenih olovnih kiselina i ostalih kemijskih baterija, litijeve baterije ne ispuštaju opasne plinove poput vodika i kisika. Također nema opasnosti od izlaganja kaustičnim elektrolitima kao što su sumporna kiselina ili kalijev hidroksid. U većini slučajeva te se baterije mogu pohraniti u zatvorena područja bez rizika od eksplozije, a pravilno dizajniran sustav ne bi trebao zahtijevati aktivno hlađenje ili odzračivanje.
Litijeve baterije su sklop koji se sastoji od mnogih ćelija, poput olovnih baterija i mnogih drugih vrsta baterija. Olovne kiseline imaju nominalni napon 2V / ćelija, dok ćelije litijevih baterija imaju nominalni napon 3,2V. Stoga, da biste postigli 12V bateriju, obično ćete imati četiri ćelije povezane u seriju. To će nominalni napon LiFePO4 učiniti 12,8V. Osam ćelija povezanih u seriju čine bateriju od 24 V nominalnog napona 25,6 V, a šesnaest ćelija povezanih u seriju bateriju od 48 V nominalnog napona 51,2 V. Ti naponi vrlo dobro rade s vašim tipičnim pretvaračima od 12 V, 24 V i 48 V.
Litijeve baterije često se koriste za izravnu zamjenu olovnih baterija jer imaju vrlo slične napone punjenja. Četveroćelijska LiFePO4 baterija (12,8 V) obično će imati maksimalan napon napunjenosti između 14,4-14,6 V (ovisno o preporukama proizvođača). Jedinstveno za litijevu bateriju je da im nije potreban apsorpcijski naboj niti da se u konstantnom naponu drže značajna razdoblja. Tipično, kada baterija dosegne maksimalan napon punjenja, više je ne treba puniti. Karakteristike pražnjenja LiFePO4 baterija također su jedinstvene. Tijekom pražnjenja litijeve će baterije održavati mnogo veći napon nego što su to olovno baterije pod opterećenjem. Nerijetko se događa da litijeva baterija padne samo nekoliko desetina volta s potpuno napunjenog na 75% pražnjenja. To može otežati utvrđivanje koliki je kapacitet iskorišten bez opreme za nadzor baterije.
Značajna prednost litija u odnosu na olovno-kisele baterije je u tome što ne pate od deficitarnog bicikliranja. U osnovi, to je kad se baterije ne mogu potpuno napuniti prije ponovnog pražnjenja sljedeći dan. Ovo je vrlo velik problem s olovnim baterijama i može prouzročiti značajnu degradaciju ploče ako se opetovano ciklično premješta na ovaj način. LiFePO4 baterije ne trebaju se redovito puniti. Zapravo je moguće malo poboljšati ukupni životni vijek laganim djelomičnim punjenjem umjesto potpuno napunjenog.
Učinkovitost je vrlo važan čimbenik pri dizajniranju solarnih električnih sustava. Povratna učinkovitost (od pune do mrtve i natrag do pune) prosječne olovne baterije iznosi oko 80%. Ostale kemijske djelatnosti mogu biti još gore. Energetska učinkovitost litij-željeznog fosfata u kružnom putovanju veća je od 95-98%. To je samo značajno poboljšanje za sustave kojima je zimi nestao solarni pogon, a ušteda goriva od punjenja generatora može biti ogromna. Stupanj apsorpcijskog naboja olovnih baterija posebno je neučinkovit, što rezultira učinkovitošću od 50% ili čak manje. S obzirom da litijeve baterije ne apsorbiraju punjenje, vrijeme punjenja od potpuno ispražnjenog do potpuno napunjenog može biti samo dva sata. Također je važno napomenuti da litijeva baterija može proći gotovo potpuno pražnjenje prema ocjeni bez značajnih štetnih učinaka. Međutim, važno je osigurati da se pojedine stanice ne prekomjerno isprazne. To je posao integriranog sustava za upravljanje baterijama (BMS).
Sigurnost i pouzdanost litijevih baterija velika je briga, pa bi svi sklopovi trebali imati integrirani sustav za upravljanje baterijama (BMS). BMS je sustav koji nadgleda, procjenjuje, uravnotežuje i štiti stanice od djelovanja izvan "Sigurnog operativnog područja". BMS je bitna sigurnosna komponenta sustava litijevih baterija, koja nadgleda i štiti ćelije u bateriji od prekomjerne struje, pod / prenapona, pod / previsoke temperature i više. Stanica LiFePO4 bit će trajno oštećena ako napon ćelije ikad padne na manje od 2,5 V, također će biti trajno oštećena ako se napon stanice poveća na više od 4,2 V. BMS nadgleda svaku ćeliju i spriječit će oštećenje ćelija u slučaju pod / prenapona.
Sljedeća bitna odgovornost BMS-a je uravnotežiti paket tijekom punjenja, jamčeći da će se sve stanice potpuno napuniti bez prekomjernog punjenja. Stanice LiFePO4 baterije neće se automatski uravnotežiti na kraju ciklusa punjenja. Postoje male razlike u impedanciji kroz stanice i stoga niti jedna stanica nije 100% identična. Stoga će se neke stanice, kada se pređu u ciklus, potpuno napuniti ili isprazniti ranije od drugih. Razlike između stanica povećat će se tijekom vremena ako stanice ne budu uravnotežene.
U olovnim baterijama struja će nastaviti teći čak i kad su jedna ili više ćelija potpuno napunjene. To je rezultat elektrolize koja se odvija u bateriji, a voda se dijeli na vodik i kisik. Ova struja pomaže potpuno napuniti druge stanice, čime prirodno uravnotežuje naboj na svim stanicama. Međutim, potpuno napunjena litijeva ćelija imat će vrlo velik otpor i jako malo struje će teći. Stoga zaostale stanice neće biti potpuno napunjene. Tijekom uravnoteženja BMS će primijeniti malo opterećenje na potpuno napunjene stanice, sprječavajući njegovo prekomjerno punjenje i dopuštajući ostalim stanicama da ih sustignu.
Litijeve baterije nude brojne prednosti u odnosu na ostale kemijske baterije. Oni su sigurno i pouzdano rješenje za baterije, bez straha od toplotnog odljeva i / ili katastrofalnog otapanja, što je značajna mogućnost kod drugih vrsta litijevih baterija. Te baterije nude izuzetno dug životni vijek, a neki proizvođači čak jamče i baterije do 10 000 ciklusa. S visokim stopama pražnjenja i punjenja većim od C / 2 u kontinuitetu i efikasnošću povratnog putovanja do 98%, nije ni čudo što ove baterije dobivaju sve veću snagu u industriji. Litijev željezni fosfat (LiFePO4) savršeno je rješenje za pohranu energije.
100% sigurno plaćanje
