Lithiové baterie se od ostatních chemií liší, protože mají vysokou hustotu energie a nízké náklady na jeden cyklus. „Lithiová baterie“ je však nejednoznačný pojem. Existuje asi šest běžných chemií lithiových baterií, všechny s vlastními jedinečnými výhodami a nevýhodami. U aplikací obnovitelné energie převládá chemie lithium železo fosfát (LiFePO4). Tato chemie má vynikající bezpečnost, skvělou tepelnou stabilitu, vysoký proudový výkon, dlouhou životnost a toleranci ke zneužívání.
Fosforečnan železitý lithný (LiFePO4) je extrémně stabilní lithiová chemie ve srovnání s téměř všemi ostatními chemiemi lithia. Baterie je sestavena z přirozeně bezpečného katodového materiálu (fosforečnan železitý). Ve srovnání s jinými chemiemi lithia podporuje fosfát železa silnou molekulární vazbu, která vydrží extrémní podmínky nabíjení, prodlužuje životnost cyklu a udržuje chemickou integritu po mnoho cyklů. To dává těmto bateriím velkou tepelnou stabilitu, dlouhou životnost a toleranci ke zneužívání. Baterie LiFePO4 nejsou náchylné k přehřátí, ani nejsou vystaveny „tepelnému úniku“, a proto se při přísném nesprávném zacházení nebo drsných podmínkách prostředí nepřehřívají ani nezapálí.
Na rozdíl od zaplavené kyseliny olověné a jiných chemických látek v baterii lithiové baterie ne odvětrávají nebezpečné plyny, jako je vodík a kyslík. Neexistuje také nebezpečí vystavení žíravým elektrolytům, jako je kyselina sírová nebo hydroxid draselný. Ve většině případů mohou být tyto baterie skladovány v uzavřených prostorech bez rizika výbuchu a správně navržený systém by neměl vyžadovat aktivní chlazení nebo odvětrávání.
Lithiové baterie jsou sestava složená z mnoha článků, jako jsou olověné baterie a mnoho dalších typů baterií. Olověné baterie mají jmenovité napětí 2 V / článek, zatímco lithiové články mají jmenovité napětí 3,2 V. Proto, abyste dosáhli 12V baterie, budete mít obvykle čtyři články zapojené do série. Tím bude jmenovité napětí LiFePO4 12,8 V. Osm článků zapojených do série tvoří 24V baterii se jmenovitým napětím 25,6V a šestnáct článků zapojených do série vytváří 48V baterii se jmenovitým napětím 51,2V. Tato napětí fungují velmi dobře s vašimi typickými střídači 12V, 24V a 48V.
Lithiové baterie se často používají k přímé výměně olověných baterií, protože mají velmi podobná nabíjecí napětí. Čtyřčlánková baterie LiFePO4 (12,8 V) bude mít obvykle maximální nabíjecí napětí mezi 14,4 až 14,6 V (v závislosti na doporučeních výrobce). U lithiové baterie je jedinečné to, že nepotřebují absorpční náboj nebo aby byly po významnou dobu udržovány ve stavu konstantního napětí. Typicky, když baterie dosáhne maximálního nabíjecího napětí, již ji není třeba nabíjet. Unikátní jsou také charakteristiky vybíjení baterií LiFePO4. Během vybíjení budou lithiové baterie udržovat mnohem vyšší napětí, než by olověné baterie obvykle nabíraly. Není neobvyklé, že lithiová baterie klesne jen o několik desetin voltu z plného nabití na 75% vybitých. Díky tomu je obtížné zjistit, kolik kapacity bylo použito bez monitorovacího zařízení baterie.
Významnou výhodou lithia oproti olověným akumulátorům je to, že netrpí deficitním cyklováním. V zásadě se jedná o situaci, kdy nelze baterie plně nabít, než se příští den znovu vybijí. To je u olověných baterií velmi velký problém a může při opakovaném cyklování podporovat výrazné znehodnocování desek. LiFePO4 baterie nemusí být pravidelně plně účtovány. Ve skutečnosti je možné mírně zlepšit celkovou délku života mírným částečným nabitím namísto plného nabití.
Účinnost je při navrhování solárních elektrických systémů velmi důležitým faktorem. Účinnost zpětného chodu (z plné na mrtvou a zpět na plnou) průměrné olověné baterie je přibližně 80%. Jiné chemie mohou být ještě horší. Zpáteční energetická účinnost lithium-železo-fosfátové baterie je vyšší než 95-98%. Toto samo o sobě představuje významné zlepšení pro systémy bez solární energie během zimy, přičemž úspora paliva při nabíjení generátoru může být obrovská. Fáze absorpčního náboje olověných baterií je obzvláště neúčinná, což má za následek účinnost 50% nebo dokonce nižší. Vzhledem k tomu, že lithiové baterie neabsorbují náboj, může být doba nabíjení od zcela vybitého po zcela plné pouhé dvě hodiny. Je také důležité si uvědomit, že lithiová baterie může podle hodnocení projít téměř úplným vybitím bez významných nepříznivých účinků. Je však důležité zajistit, aby jednotlivé články nepřekračovaly výboj. To je úkol integrovaného systému správy baterií (BMS).
Bezpečnost a spolehlivost lithiových baterií je velkým problémem, proto by všechny sestavy měly mít integrovaný systém správy baterií (BMS). BMS je systém, který monitoruje, vyhodnocuje, vyvažuje a chrání buňky před provozem mimo „bezpečnou provozní oblast“. BMS je základní bezpečnostní součást systému lithiových baterií, která monitoruje a chrání články v baterii před nadproudem, pod / nad napětím, pod / nad teplotou a dalšími. Článek LiFePO4 bude trvale poškozen, pokud napětí článku někdy poklesne na méně než 2,5 V, bude také trvale poškozen, pokud napětí článku vzroste na více než 4,2 V. BMS monitoruje každý článek a zabrání poškození článků v případě podpětí / přepětí.
Další zásadní odpovědností BMS je vyvážení baterie během nabíjení, což zaručuje plné nabití všech článků bez přebíjení. Články baterie LiFePO4 se na konci nabíjecího cyklu nebudou automaticky vyrovnávat. Existují malé odchylky v impedanci přes články, a proto žádný článek není 100% identický. Když tedy budou na kole, některé články budou plně nabité nebo vybité dříve než jiné. Pokud nejsou buňky vyvážené, rozptyl mezi buňkami se v průběhu času významně zvýší.
V olověných akumulátorech bude proud dále proudit, i když je jeden nebo více článků plně nabitých. Výsledkem je elektrolýza probíhající uvnitř baterie, voda se štěpí na vodík a kyslík. Tento proud pomáhá plně nabít ostatní články, čímž přirozeně vyvažuje náboj všech článků. Plně nabitý lithiový článek však bude mít velmi vysoký odpor a protéká jen velmi málo proudu. Zaostávající buňky proto nebudou plně nabité. Během vyvažování bude BMS působit na plně nabité články malým zatížením, což mu zabrání v přebíjení a umožní ostatním článkům dohnat to.
Lithiové baterie nabízejí mnoho výhod oproti jiným chemickým chemiím. Jedná se o bezpečné a spolehlivé řešení baterií bez obav z tepelného úniku a / nebo katastrofického zhroucení, což je významná možnost u jiných typů lithiových baterií. Tyto baterie nabízejí extrémně dlouhou životnost, přičemž někteří výrobci dokonce zaručují baterie až na 10 000 cyklů. Díky vysoké rychlosti vybíjení a dobíjení vyšší než C / 2 nepřetržitě a efektivitě zpáteční až 98% není divu, že tyto baterie získávají v tomto odvětví trakci. Lithium železo fosfát (LiFePO4) je perfektní řešení pro skladování energie.
100% bezpečná platba
