Litiumbatterier skiller seg ut fra andre batterikjemi på grunn av deres høye energitetthet og lave kostnader per syklus. Imidlertid er "litiumbatteri" et tvetydig begrep. Det er omtrent seks vanlige kjemier av litiumbatterier, alle med sine egne unike fordeler og ulemper. For applikasjoner innen fornybar energi er den dominerende kjemi litiumjernfosfat (LiFePO4). Denne kjemi har utmerket sikkerhet, med stor termisk stabilitet, høye strømverdier, lang sykluslevetid og toleranse for overgrep.
Litiumjernfosfat (LiFePO4) er en ekstremt stabil litiumkjemi sammenlignet med nesten alle andre litiumkjemier. Batteriet er satt sammen med et naturlig sikkert katodemateriale (jernfosfat). Sammenlignet med andre litiumkjemier fremmer jernfosfat en sterk molekylær binding, som tåler ekstreme ladningsforhold, forlenger syklusens levetid og opprettholder kjemisk integritet over mange sykluser. Dette er det som gir disse batteriene sin store termiske stabilitet, lange syklusliv og toleranse for misbruk. LiFePO4-batterier er ikke utsatt for overoppheting, og er heller ikke utsatt for 'termisk løp' og overopphetes eller antennes derfor ikke når de utsettes for strenge feilhåndtering eller tøffe miljøforhold.
I motsetning til oversvømmet blysyre og andre batterikjemikalier, avgir ikke litiumbatterier farlige gasser som hydrogen og oksygen. Det er heller ingen fare for eksponering for kaustiske elektrolytter som svovelsyre eller kaliumhydroksid. I de fleste tilfeller kan disse batteriene lagres i lukkede områder uten fare for eksplosjon, og et riktig designet system bør ikke kreve aktiv kjøling eller lufting.
Litiumbatterier er en samling som består av mange celler, som blybatterier og mange andre batterityper. Blybatterier har en nominell spenning på 2V/celle, mens litiumbatterier har en nominell spenning på 3,2V. Derfor, for å oppnå et 12V batteri, vil du vanligvis ha fire celler koblet i en serie. Dette vil gjøre den nominelle spenningen til en LiFePO4 12,8V. Åtte celler koblet i en serie lager et 24V batteri med en nominell spenning på 25,6V og seksten celler koblet i en serie lager et 48V batteri med en nominell spenning på 51,2V. Disse spenningene fungerer veldig bra med dine typiske 12V, 24V og 48V omformere.
Litiumbatterier brukes ofte til å erstatte blybatteriene direkte fordi de har svært like ladespenninger. Et firecellet LiFePO4-batteri (12,8V), vil vanligvis ha en maksimal ladespenning mellom 14,4-14,6V (avhengig av produsentens anbefalinger). Det som er unikt for et litiumbatteri er at de ikke trenger en absorpsjonsladning eller skal holdes i konstant spenningstilstand i betydelige perioder. Vanligvis, når batteriet når maks ladespenning, trenger det ikke lenger å lades. Utladningsegenskapene til LiFePO4 -batterier er også unike. Under utladning vil litiumbatterier opprettholde en mye høyere spenning enn blybatterier vanligvis ville gjøre under belastning. Det er ikke uvanlig at et litiumbatteri bare faller noen få tideler av volt fra full ladning til 75% utladet. Dette kan gjøre det vanskelig å vite hvor mye kapasitet som er brukt uten batteriovervåkingsutstyr.
En betydelig fordel med litium fremfor bly-syrebatterier er at de ikke lider av underskuddssykling. I hovedsak er dette når batteriene ikke kan lades fullstendig før de lades ut igjen dagen etter. Dette er et veldig stort problem med bly-syre-batterier og kan fremme betydelig plate-nedbrytning hvis det gjentas sykluser på denne måten. LiFePO4-batterier trenger ikke å bli fulladet regelmessig. Faktisk er det mulig å forbedre den generelle forventede levealderen litt med en liten delvis lading i stedet for full lading.
Effektivitet er en veldig viktig faktor når du designer solcelleelektriske systemer. Rundturseffektiviteten (fra full til død og tilbake til full) for det gjennomsnittlige blybatteriet er omtrent 80%. Andre kjemikalier kan være enda verre. Rundturseffektiviteten til et litiumjernfosfatbatteri er opp til 95-98%. Dette alene er en betydelig forbedring for systemer som er utsultet for solenergi om vinteren, drivstoffbesparelsene ved generatorlading kan være enorme. Absorpsjonstrinnet for bly-syrebatterier er spesielt ineffektivt, noe som resulterer i effektivitet på 50% eller enda mindre. Tatt i betraktning at litiumbatterier ikke absorberes, kan ladetiden fra helt utladet til fullstendig være så liten som to timer. Det er også viktig å merke seg at et litiumbatteri kan gjennomgå en nesten fullstendig utladning som vurdert uten betydelige bivirkninger. Det er imidlertid viktig å sørge for at de enkelte cellene ikke overskrider utslippet. Dette er jobben til det integrerte Battery Management System (BMS).
Sikkerheten og påliteligheten til litiumbatterier er en stor bekymring, derfor bør alle enheter ha et integrert Battery Management System (BMS). BMS er et system som overvåker, evaluerer, balanserer og beskytter celler mot drift utenfor "Safe Operating Area". BMS er en viktig sikkerhetskomponent i et litiumbatterisystem, som overvåker og beskytter cellene i batteriet mot overstrøm, under/over spenning, under/over temperatur og mer. En LiFePO4 -celle vil bli permanent skadet hvis spenningen til cellen noen gang faller til mindre enn 2,5V, den vil også bli permanent skadet hvis spenningen til cellen øker til mer enn 4,2V. BMS overvåker hver celle og forhindrer skade på cellene ved under-/overspenning.
Et annet viktig ansvar for BMS er å balansere pakken under lading, og garantere at alle cellene får full lading uten overlading. Cellene i et LiFePO4 -batteri vil ikke automatisk balansere på slutten av ladesyklusen. Det er små variasjoner i impedansen gjennom cellene, og dermed er ingen celle 100% identiske. Derfor, når de sykles, vil noen celler bli fulladet eller utladet tidligere enn andre. Avviket mellom cellene vil øke betydelig over tid hvis cellene ikke er balansert.
I blybatterier vil strømmen fortsette å strømme selv når en eller flere av cellene er fulladet. Dette er et resultat av elektrolysen som finner sted i batteriet, og vannet deler seg i hydrogen og oksygen. Denne strømmen hjelper til med å lade andre celler fullstendig, og balanserer dermed naturligvis ladningen på alle cellene. Imidlertid vil en fulladet litiumcelle ha en meget høy motstand og svært lite strøm vil strømme. Cellene som henger etter vil derfor ikke bli fulladet. Under balansering påfører BMS en liten belastning på de fulladede cellene, noe som forhindrer at den overlader og lar de andre cellene ta igjen.
Litiumbatterier gir mange fordeler i forhold til andre batterikjemikalier. De er en trygg og pålitelig batteriløsning, uten frykt for termisk løp og/eller katastrofal nedbrytning, noe som er en betydelig mulighet fra andre typer litiumbatterier. Disse batteriene gir ekstremt lang sykluslevetid, med noen produsenter som til og med garanterer batterier i opptil 10 000 sykluser. Med høy utladning og oppladningshastigheter oppover C/2 kontinuerlig og en tur-retur-effektivitet på opptil 98%, er det ikke rart at disse batteriene får grep i bransjen. Litiumjernfosfat (LiFePO4) er en perfekt energilagringsløsning.
100% sikker betaling
