Litijumske baterije izdvajaju se od ostalih baterija zbog svoje velike gustine energije i niske cijene po ciklusu. Međutim, "litijumska baterija" je dvosmislen pojam. Postoji oko šest uobičajenih kemikalija litijumskih baterija, sve sa svojim jedinstvenim prednostima i nedostacima. Za primjenu obnovljivih izvora energije, dominantna hemija je litij-željezov fosfat (LiFePO4). Ova hemija ima izvrsnu sigurnost, s velikom toplinskom stabilnošću, visokim strujama, dugim vijekom ciklusa i tolerancijom na zlostavljanje.
Litijum-željezni fosfat (LiFePO4) je izuzetno stabilna hemija litija u odnosu na gotovo sve druge hemije litija. Baterija je sastavljena od prirodno sigurnog katodnog materijala (željezni fosfat). U poređenju sa drugim hemikalijama litija, gvožđe fosfat promovira jaku molekularnu vezu koja podnosi ekstremne uvjete punjenja, produžava životni vijek ciklusa i održava hemijski integritet tokom 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 „toplotnom odbjeganju“, pa se zato ne pregriju ili ne pale kad su podvrgnute rigoroznom rukovanju ili teškim uslovima okoline.
Za razliku od poplavljenih olovnih kiselina i ostalih baterija, litijumske baterije ne ispuštaju opasne plinove poput vodika i kiseonika. Takođe nema opasnosti od izlaganja kaustičnim elektrolitima kao što su sumporna kiselina ili kalijum hidroksid. U većini slučajeva ove se baterije mogu čuvati u zatvorenim područjima bez rizika od eksplozije, a pravilno dizajniran sistem ne bi trebao zahtijevati aktivno hlađenje ili odzračivanje.
Litijumske baterije su sklop koji se sastoji od mnogih ćelija, poput olovnih baterija i mnogih drugih vrsta baterija. Olovne baterije imaju nominalni napon 2V / ćelija, dok ćelije litijumskih 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 nazivnog napona 25,6 V, a šesnaest ćelija povezanih u seriju bateriju od 48 V nominalnog napona 51,2 V Ovi naponi vrlo dobro rade s vašim tipičnim pretvaračima od 12 V, 24 V i 48 V.
Litijumske baterije se često koriste za direktnu zamjenu olovnih baterija jer imaju vrlo slične napone punjenja. Četveroćelijska LiFePO4 baterija (12,8 V) obično će imati maksimalan napon punjenja između 14,4-14,6 V (ovisno o preporukama proizvođača). Jedinstveno za litijumsku bateriju je da im nije potreban apsorpcioni naboj niti da bi se tokom dužeg vremena održavale u konstantnom naponu. Tipično, kada baterija dosegne maksimalan napon punjenja, više je ne treba puniti. Karakteristike pražnjenja LiFePO4 baterija su takođe jedinstvene. Tokom pražnjenja, litijumske baterije će održavati mnogo veći napon nego što su to olovno baterije pod opterećenjem. Nerijetko se događa da litijumska baterija padne samo nekoliko desetina volta od punog punjenja na 75% ispražnjenih. To može otežati utvrđivanje koliki je kapacitet iskorišten bez opreme za nadzor baterije.
Značajna prednost litijuma u odnosu na olovno-kisele baterije je u tome što ne pate od deficitarnog bicikliranja. U osnovi, to je kada se baterije ne mogu potpuno napuniti prije ponovnog pražnjenja sutradan. Ovo je vrlo velik problem s olovnim baterijama i može prouzročiti značajnu degradaciju ploče ako se opetovano ciklira na ovaj način. LiFePO4 baterije ne moraju se redovito puniti. U stvari, moguće je neznatno poboljšati ukupni životni vijek laganim djelomičnim punjenjem umjesto potpunog punjenja.
Efikasnost je vrlo važan faktor pri dizajniranju solarnih električnih sistema. Povratna efikasnost (od pune do mrtve i nazad do pune) prosječne olovne baterije iznosi oko 80%. Ostale hemije mogu biti još gore. Povratna energetska efikasnost litijum-gvožđe-fosfatne baterije veća je od 95-98%. Samo ovo je značajno poboljšanje za sisteme kojima je zimi nestao solarni pogon, a ušteda goriva od punjenja generatora može biti ogromna. Faza apsorpcionog punjenja olovnih baterija posebno je neefikasna, što rezultira efikasnošću od 50% ili čak manje. Uzimajući u obzir da litijumske baterije ne apsorbiraju punjenje, vrijeme punjenja od potpuno ispražnjenog do potpuno napunjenog može biti samo dva sata. Također je važno napomenuti da litijumska baterija može proći gotovo potpuno pražnjenje prema ocjeni bez značajnih štetnih efekata. Važno je, međutim, osigurati da se pojedine stanice ne prekomjerno isprazne. Ovo je posao integriranog sustava za upravljanje baterijama (BMS).
Sigurnost i pouzdanost litijumskih baterija je velika briga, pa bi svi sklopovi trebali imati integrirani sistem za upravljanje baterijama (BMS). BMS je sistem koji nadgleda, procjenjuje, uravnotežuje i štiti ćelije od djelovanja izvan "Sigurnog operativnog područja". BMS je bitna sigurnosna komponenta sistema litijumskih baterija, koja nadgleda i štiti ćelije u bateriji od prekomjerne struje, pod / prenapona, pod / previsoke temperature i više. LiFePO4 ćelija će biti trajno oštećena ako napon ćelije ikad padne na manje od 2,5 V, također će biti trajno oštećena ako napon ćelije poraste na više od 4,2 V. BMS nadgleda svaku ćeliju i spriječit će oštećenje ćelija u slučaju pod / prenapona.
Još jedna bitna odgovornost BMS-a je uravnotežiti paket tijekom punjenja, garantujući da će se sve ćelije potpuno napuniti bez prekomjernog punjenja. Ćelije LiFePO4 baterije neće se automatski uravnotežiti na kraju ciklusa punjenja. Postoje male varijacije u impedanciji kroz ćelije i stoga nijedna ćelija nije 100% identična. Stoga će se neke ćelije, kada se pređu u ciklus, potpuno napuniti ili isprazniti ranije od drugih. Razlike između ćelija s vremenom će se znatno povećati ako stanice ne budu uravnotežene.
U olovnim baterijama struja će nastaviti teći čak i kada su jedna ili više ćelija potpuno napunjene. To je rezultat elektrolize koja se odvija u bateriji, a voda se dijeli na vodonik i kiseonik. Ova struja pomaže u potpunosti napuniti druge ćelije, čime prirodno uravnotežuje naboj na svim ćelijama. Međutim, potpuno napunjena litijeva ćelija imat će vrlo visok otpor i vrlo malo struje će teći. Stoga zaostale ćelije neće biti potpuno napunjene. Tijekom uravnoteženja BMS će primijeniti malo opterećenje na potpuno napunjene ćelije, sprečavajući njegovo prekomjerno punjenje i omogućavajući ostalim ćelijama da je sustignu.
Litijumske baterije nude mnoge prednosti u odnosu na ostale kemijske tehnologije baterija. Oni su sigurno i pouzdano rješenje za baterije, bez straha od toplotnog odljeva i / ili katastrofalnog otapanja, što je značajna mogućnost od drugih tipova litijumskih baterija. Ove baterije nude izuzetno dug životni vijek, a neki proizvođači čak jamče i baterije do 10 000 ciklusa. Sa visokim stopama pražnjenja i punjenja većim od C / 2 u kontinuitetu i efikasnošću povratnog putovanja do 98%, nije ni čudo što ove baterije dobijaju na snazi u industriji. Litijum-željezni fosfat (LiFePO4) savršeno je rješenje za skladištenje energije.
100% sigurno plaćanje
