Литиевые батареи отличаются от батарей другого химического состава из-за их высокой плотности энергии и низкой стоимости цикла. Однако «литиевая батарея» - термин неоднозначный. Существует около шести общих химических составов литиевых батарей, каждая из которых имеет свои уникальные преимущества и недостатки. Для возобновляемых источников энергии преобладающим химическим составом является фосфат лития-железа (LiFePO4). Этот химический состав обладает превосходной безопасностью, высокой термической стабильностью, высокими значениями тока, длительным сроком службы и устойчивостью к неправильному обращению.
Литий-железный фосфат (LiFePO4) является чрезвычайно стабильным химическим составом лития по сравнению почти со всеми другими химическими соединениями лития. Аккумуляторная батарея собрана из безопасного катодного материала (фосфата железа). По сравнению с другими химическими составами лития фосфат железа способствует прочной молекулярной связи, которая выдерживает экстремальные условия зарядки, продлевает срок службы и поддерживает химическую целостность в течение многих циклов. Именно это придает этим батареям отличную термостойкость, длительный срок службы и устойчивость к неправильному обращению. Батареи LiFePO4 не склонны к перегреву, они не склонны к «тепловому разгону» и, следовательно, не перегреваются или не воспламеняются при неправильном обращении или суровых условиях окружающей среды.
В отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов и аккумуляторов другого химического состава, литиевые аккумуляторы не выделяют опасных газов, таких как водород и кислород. Также нет опасности воздействия едких электролитов, таких как серная кислота или гидроксид калия. В большинстве случаев эти батареи можно хранить в закрытых помещениях без риска взрыва, и правильно спроектированная система не требует активного охлаждения или вентиляции.
Литиевые батареи представляют собой сборку, состоящую из множества ячеек, таких как свинцово-кислотные батареи и многие другие типы батарей. Свинцово-кислотные батареи имеют номинальное напряжение 2 В на элемент, а элементы литиевых батарей имеют номинальное напряжение 3,2 В. Таким образом, чтобы получить аккумулятор на 12 В, как правило, у вас будет четыре последовательно соединенных элемента. Это сделает номинальное напряжение LiFePO4 12,8 В. Восемь элементов, соединенных последовательно, образуют батарею на 24 В с номинальным напряжением 25,6 В, а шестнадцать, соединенные последовательно, образуют батарею на 48 В с номинальным напряжением 51,2 В. Эти напряжения очень хорошо работают с вашими типичными инверторами на 12, 24 и 48 В.
Литиевые батареи часто используются для прямой замены свинцово-кислотных аккумуляторов, потому что они имеют очень близкие зарядные напряжения. Четырехэлементная батарея LiFePO4 (12,8 В) обычно имеет максимальное напряжение заряда в пределах 14,4–14,6 В (в зависимости от рекомендаций производителя). Уникальность литиевых батарей заключается в том, что они не нуждаются в абсорбционном заряде или в поддержании постоянного напряжения в течение значительных периодов времени. Обычно, когда аккумулятор достигает максимального зарядного напряжения, его больше не нужно заряжать. Разрядные характеристики батарей LiFePO4 также уникальны. Во время разряда литиевые батареи будут поддерживать гораздо более высокое напряжение, чем свинцово-кислотные батареи, обычно под нагрузкой. Для литиевой батареи не редкость падение всего на несколько десятых вольт от полной зарядки до 75% разряда. Это может затруднить определение того, какая емкость была использована без оборудования для контроля заряда батареи.
Существенным преимуществом литиевых аккумуляторов перед свинцово-кислотными аккумуляторами является то, что они не страдают от циклического дефицита. По сути, это когда батареи не могут быть полностью заряжены, прежде чем они снова разрядятся на следующий день. Это очень большая проблема для свинцово-кислотных аккумуляторов, которая может вызвать значительную деградацию пластин, если повторно использовать этот метод. LiFePO4 батареи не требует регулярной полной зарядки. Фактически, можно немного увеличить общую продолжительность жизни с помощью небольшой частичной зарядки вместо полной.
Эффективность - очень важный фактор при проектировании солнечных электрических систем. КПД в оба конца (от полного до разряженного и обратно в полный) средней свинцово-кислотной батареи составляет около 80%. Другая химия может быть еще хуже. Энергоэффективность литий-железо-фосфатной батареи в оба конца составляет более 95-98%. Уже одно это является значительным улучшением для систем, в которых зимой не хватает солнечной энергии, экономия топлива за счет зарядки генератора может быть огромной. Стадия абсорбционного заряда свинцово-кислотных аккумуляторов особенно неэффективна, в результате чего КПД составляет 50% или даже меньше. Учитывая, что литиевые батареи не поглощают заряд, время зарядки от полностью разряженного до полностью полного заряда может составлять всего два часа. Также важно отметить, что литиевая батарея может практически полностью разрядиться без значительных неблагоприятных последствий. Однако важно убедиться, что отдельные элементы не разряжаются слишком сильно. Это задача интегрированной системы управления батареями (BMS).
Безопасность и надежность литиевых батарей - большая проблема, поэтому все сборки должны иметь интегрированную систему управления батареями (BMS). BMS - это система, которая контролирует, оценивает, уравновешивает и защищает ячейки от работы за пределами «безопасной рабочей зоны». BMS является важным компонентом безопасности системы литиевых батарей, контролируя и защищая элементы внутри батареи от перегрузки по току, пониженного / повышенного напряжения, пониженной / повышенной температуры и т. Д. Элемент LiFePO4 будет безвозвратно поврежден, если напряжение элемента упадет до менее 2,5 В, он также будет безвозвратно поврежден, если напряжение элемента увеличится до более чем 4,2 В. BMS контролирует каждую ячейку и предотвращает повреждение ячеек в случае пониженного / повышенного напряжения.
Еще одна важная задача BMS - сбалансировать батарею во время зарядки, гарантируя, что все элементы будут полностью заряжены без перезарядки. Ячейки батареи LiFePO4 не будут автоматически сбалансированы в конце цикла зарядки. Есть небольшие вариации в импедансе ячеек, поэтому ни одна ячейка не идентична на 100%. Следовательно, при циклическом включении некоторые элементы будут полностью заряжены или разряжены раньше, чем другие. Разница между ячейками со временем значительно увеличится, если ячейки не сбалансированы.
В свинцово-кислотных аккумуляторах ток будет продолжать течь, даже когда одна или несколько ячеек полностью заряжены. Это результат электролиза внутри батареи, когда вода расщепляется на водород и кислород. Этот ток помогает полностью заряжать другие ячейки, естественным образом уравновешивая заряд всех ячеек. Однако полностью заряженный литиевый элемент будет иметь очень высокое сопротивление и будет течь очень небольшой ток. Поэтому отстающие элементы не будут заряжены полностью. Во время балансировки BMS будет прикладывать небольшую нагрузку к полностью заряженным элементам, предотвращая перезарядку и позволяя другим ячейкам наверстать упущенное.
Литиевые батареи имеют много преимуществ по сравнению с батареями другого химического состава. Они представляют собой безопасное и надежное решение для аккумуляторов, не опасаясь теплового разгона и / или катастрофического расплавления, что является значительной вероятностью для других типов литиевых аккумуляторов. Эти батареи предлагают чрезвычайно долгий срок службы, причем некоторые производители даже гарантируют, что батареи выдерживают до 10 000 циклов. Благодаря высокой скорости разряда и перезарядки, превышающей C / 2 в непрерывном режиме, и КПД в оба конца до 98%, неудивительно, что эти батареи набирают обороты в отрасли. Литий-железный фосфат (LiFePO4) - идеальное решение для хранения энергии.
100% безопасный платеж
