Litiumbatterier skiljer sig från andra batterikemikalier på grund av deras höga energitäthet och låga kostnad per cykel. Men "litiumbatteri" är en tvetydig term. Det finns cirka sex vanliga kemier av litiumbatterier, alla med sina egna unika fördelar och nackdelar. För applikationer med förnybar energi är den dominerande kemin litiumjärnfosfat (LiFePO4). Denna kemi har utmärkt säkerhet, med stor termisk stabilitet, höga strömvärden, lång livslängd och tolerans mot missbruk.
Litiumjärnfosfat (LiFePO4) är en extremt stabil litiumkemi jämfört med nästan alla andra litiumkemier. Batteriet är monterat med ett naturligt säkert katodmaterial (järnfosfat). Jämfört med andra litiumkemier främjar järnfosfat en stark molekylär bindning, som tål extrema laddningsförhållanden, förlänger cykellivslängden och upprätthåller kemisk integritet under många cykler. Det är det som ger dessa batterier deras stora termiska stabilitet, långa livslängd och tolerans mot missbruk. LiFePO4-batterier är inte benägna att överhettas, och de är inte heller avsedda för 'termisk runaway' och överhettas eller antänds därför inte när de utsätts för strikt felaktig hantering eller hårda miljöförhållanden.
Till skillnad från översvämmad blysyra och andra batterikemikalier, avger litiumbatterier inte farliga gaser som väte och syre. Det finns inte heller någon risk för exponering för frätande elektrolyter som svavelsyra eller kaliumhydroxid. I de flesta fall kan dessa batterier förvaras i trånga utrymmen utan risk för explosion och ett korrekt utformat system bör inte kräva aktiv kylning eller avluftning.
Litiumbatterier är en sammansättning som består av många celler, som bly-syrabatterier och många andra batterityper. Blybatterier har en nominell spänning på 2V/cell, medan litiumbatterier har en nominell spänning på 3,2V. Därför har du vanligtvis fyra celler anslutna i en serie för att uppnå ett 12V -batteri. Detta kommer att göra den nominella spänningen för en LiFePO4 12,8V. Åtta celler anslutna i en serie gör ett 24V batteri med en nominell spänning på 25,6V och sexton celler anslutna i en serie gör ett 48V batteri med en nominell spänning på 51,2V. Dessa spänningar fungerar mycket bra med din typiska 12V, 24V och 48V växelriktare.
Litiumbatterier används ofta för att direkt ersätta bly-syra-batterierna eftersom de har mycket lika laddningsspänningar. Ett fyrcells LiFePO4-batteri (12,8V) har vanligtvis en maximal laddningsspänning mellan 14,4-14,6V (beroende på tillverkarens rekommendationer). Det som är unikt för ett litiumbatteri är att de inte behöver en absorptionsladdning eller hållas i konstant spänningstillstånd under betydande tidsperioder. Normalt behöver batteriet inte längre laddas när batteriet når den maximala laddningsspänningen. Urladdningsegenskaperna för LiFePO4 -batterier är också unika. Under urladdning kommer litiumbatterier att hålla en mycket högre spänning än bly-syrabatterier vanligtvis vid belastning. Det är inte ovanligt att ett litiumbatteri bara tappar några tiondelar volt från en full laddning till 75% urladdad. Detta kan göra det svårt att avgöra hur mycket kapacitet som har använts utan batteriövervakningsutrustning.
En betydande fördel med litium jämfört med bly-syrabatterier är att de inte lider av cykelunderskott. I huvudsak är detta när batterierna inte kan laddas helt innan de laddas ur igen nästa dag. Detta är ett mycket stort problem med bly-syrabatterier och kan främja betydande nedbrytning av plattor om de upprepade gånger cyklas på detta sätt. LiFePO4-batterier behöver inte laddas helt regelbundet. Faktum är att det är möjligt att förbättra den totala livslängden något med en liten delladdning istället för en full laddning.
Effektivitet är en mycket viktig faktor vid utformning av solelektriska system. Rundturseffektiviteten (från full till död och tillbaka till full) för det genomsnittliga blybatteriet är cirka 80%. Andra kemier kan vara ännu värre. Rundturens energieffektivitet för ett litiumjärnfosfatbatteri är upp till 95-98%. Bara detta är en betydande förbättring för system som svälter av solenergi under vintern, bränslebesparingarna från generatorladdning kan vara enorma. Absorptionsladdningssteget för bly-syrabatterier är särskilt ineffektivt, vilket resulterar i effektivitet på 50% eller ännu mindre. Med tanke på att litiumbatterier inte absorberar laddning kan laddningstiden från helt urladdat till helt full vara så lite som två timmar. Det är också viktigt att notera att ett litiumbatteri kan genomgå en nästan fullständig urladdning som bedömts utan betydande negativa effekter. Det är dock viktigt att se till att de enskilda cellerna inte överskrider urladdning. Detta är jobbet för det integrerade Battery Management System (BMS).
Säkerheten och tillförlitligheten hos litiumbatterier är ett stort bekymmer, därför bör alla enheter ha ett integrerat Battery Management System (BMS). BMS är ett system som övervakar, utvärderar, balanserar och skyddar celler från att fungera utanför "Safe Operating Area". BMS är en viktig säkerhetskomponent i ett litiumbatterisystem, som övervakar och skyddar cellerna i batteriet mot överström, under/överspänning, under/övertemperatur och mer. En LiFePO4 -cell skadas permanent om cellens spänning någonsin sjunker till mindre än 2,5V, den skadas också permanent om cellens spänning ökar till mer än 4,2V. BMS övervakar varje cell och förhindrar skador på cellerna vid under-/överspänning.
Ett annat viktigt ansvar för BMS är att balansera förpackningen under laddning, vilket garanterar att alla celler får full laddning utan överladdning. Cellerna i ett LiFePO4 -batteri balanseras inte automatiskt i slutet av laddningscykeln. Det finns små variationer i impedansen genom cellerna och därför är ingen cell 100% identisk. Därför, när de cyklas, kommer vissa celler att laddas eller laddas ur tidigare än andra. Skillnaden mellan celler kommer att öka avsevärt över tiden om cellerna inte är balanserade.
I bly-syrabatterier fortsätter strömmen att flöda även när en eller flera av cellerna är fulladdade. Detta är ett resultat av elektrolysen som sker i batteriet, vattnet delas upp i väte och syre. Denna ström hjälper till att ladda andra celler helt och balanserar således naturligt laddningen på alla celler. En fulladdad litiumcell kommer dock att ha ett mycket högt motstånd och mycket lite ström kommer att flöda. De släpande cellerna kommer därför inte att laddas helt. Under balanseringen kommer BMS att applicera en liten belastning på de fulladdade cellerna, vilket förhindrar att den överladdas och låter de andra cellerna komma ikapp.
Litiumbatterier erbjuder många fördelar jämfört med andra batterikemikalier. De är en säker och tillförlitlig batterilösning, utan rädsla för termisk spridning och/eller katastrofal nedbrytning, vilket är en betydande möjlighet från andra typer av litiumbatterier. Dessa batterier erbjuder extremt lång livslängd, medan vissa tillverkare till och med garanterar batterier i upp till 10 000 cykler. Med höga urladdnings- och laddningshastigheter upp till C/2 kontinuerligt och en tur-och-retur-effektivitet på upp till 98%är det inte konstigt att dessa batterier får fart i branschen. Litiumjärnfosfat (LiFePO4) är en perfekt energilagringslösning.
100% säker betalning
