Litija baterijas atšķiras no citām akumulatoru ķīmijām, jo tām ir augsts enerģijas blīvums un zemas izmaksas par ciklu. Tomēr&"; litija baterija &"; ir neviennozīmīgs termins. Pastāv aptuveni sešas izplatītas litija bateriju ķīmijas, kurām visām ir savas unikālas priekšrocības un trūkumi. Atjaunojamās enerģijas lietojumos dominējošā ķīmija ir litija dzelzs fosfāts (LiFePO4). Šai ķīmijai ir lieliska drošība, ar lielisku termisko stabilitāti, augstu strāvas stiprumu, ilgu kalpošanas laiku un toleranci pret ļaunprātīgu izmantošanu.
Litija dzelzs fosfāts (LiFePO4) ir ārkārtīgi stabila litija ķīmija, salīdzinot ar gandrīz visām citām litija ķīmijām. Akumulators ir samontēts ar dabiski drošu katoda materiālu (dzelzs fosfātu). Salīdzinot ar citām litija ķīmiskajām vielām, dzelzs fosfāts veicina spēcīgu molekulāro saiti, kas iztur ekstremālus uzlādes apstākļus, pagarina cikla kalpošanas laiku un saglabā ķīmisko integritāti daudzos ciklos. Tas dod šīm baterijām lielisku termisko stabilitāti, ilgu kalpošanas laiku un toleranci pret ļaunprātīgu izmantošanu.
LiFePO4 baterijas nav pakļautas pārkaršanai, kā arī nav pakļautas' un tāpēc nepārkarsējiet vai neuzliesmojiet, ja tiek pakļauti stingrai nepareizai darbībai vai skarbiem vides apstākļiem. Atšķirībā no applūdušās svina skābes un citām akumulatoru ķīmijām, litija baterijas neizlaiž bīstamas gāzes, piemēram, ūdeņradi un skābekli. Nav arī bīstamības pakļaut kodīgus elektrolītus, piemēram, sērskābi vai kālija hidroksīdu. Vairumā gadījumu šīs baterijas var uzglabāt slēgtās vietās bez eksplozijas riska, un pareizi izstrādātai sistēmai nav nepieciešama aktīva dzesēšana vai ventilācija.
Litija baterijas ir komplekts, kas sastāv no daudzām šūnām, piemēram, svina-skābes baterijām un daudziem citiem akumulatoru veidiem. Svina skābes akumulatoru nominālais spriegums ir 2 V/šūna, bet litija bateriju - 3,2 V. Tāpēc, lai sasniegtu 12 V akumulatoru, jums' parasti būs sērijveidā savienotas četras šūnas. Tādējādi LiFePO4 nominālais spriegums būs 12,8 V. Astoņas sērijveidā savienotas šūnas veido 24V akumulatoru ar nominālo spriegumu 25,6V un sešpadsmit sērijveidā savienotas šūnas veido 48V akumulatoru ar nominālo spriegumu 51,2V. Šie spriegumi ļoti labi darbojas ar jūsu tipiskajiem 12V, 24V un 48V invertoriem.
Litija baterijas bieži izmanto, lai tieši nomainītu svina-skābes baterijas, jo tām ir ļoti līdzīgs uzlādes spriegums. Četru šūnu LiFePO4 akumulatoram (12,8 V) parasti ir maksimālais uzlādes spriegums no 14,4 līdz 14,6 V (atkarībā no ražotāja ieteikumiem). Litija akumulatoram [39] ir tikai tas, ka tiem nav nepieciešams absorbcijas lādiņš vai tie ilgstoši jāuztur nemainīgā sprieguma stāvoklī.
Parasti, kad akumulators sasniedz maksimālo uzlādes spriegumu, tas vairs nav jāuzlādē. Arī LiFePO4 bateriju izlādes īpašības ir unikālas. Izlādes laikā litija baterijas uzturēs daudz augstāku spriegumu nekā svina skābes baterijas, kas parasti būtu zem slodzes. Nav nekas neparasts, ka litija akumulators no pilnas uzlādes līdz 75% izlādējas tikai dažām desmitdaļām volta. Tas var apgrūtināt, cik liela jauda ir izmantota, neizmantojot akumulatora uzraudzības aprīkojumu.
Būtiska litija priekšrocība salīdzinājumā ar svina-skābes akumulatoriem ir tā, ka tās necieš no cikliska deficīta. Būtībā tas ir tad, kad akumulatorus nevar pilnībā uzlādēt pirms nākamās dienas izlādes. Šī ir ļoti liela problēma ar svina-skābes akumulatoriem, un tā var veicināt ievērojamu plākšņu noārdīšanos, ja šādā veidā atkārtoti tiek veikta cikls. LiFePO4 baterijas nav regulāri pilnībā jāuzlādē. Faktiski ir iespējams nedaudz uzlabot kopējo paredzamo dzīves ilgumu ar nelielu daļēju uzlādi, nevis pilnu uzlādi. Projektējot saules elektriskās sistēmas, efektivitāte ir ļoti svarīgs faktors. Vidējā svina skābes akumulatora efektivitāte turp un atpakaļ (no pilnas līdz mirušai un atpakaļ uz pilnu) ir aptuveni 80%. Citas ķīmijas var būt vēl sliktākas. Litija dzelzs fosfāta akumulatora turp un atpakaļ energoefektivitāte ir augstāka par 95–98%. Tas vien ir ievērojams uzlabojums sistēmām, kurām ziemā trūkst saules enerģijas, degvielas ietaupījums no ģeneratora uzlādes var būt milzīgs.
Svina-skābes akumulatoru absorbcijas uzlādes posms ir īpaši neefektīvs, kā rezultātā efektivitāte ir 50% vai pat mazāka. Ņemot vērā, ka litija baterijas neuzsūc lādiņu, uzlādes laiks no pilnībā izlādētas līdz pilnai uzlādēšanai var būt pat divas stundas. Ir arī svarīgi ņemt vērā, ka litija akumulators var gandrīz pilnībā izlādēties, kā norādīts, bez būtiskas nelabvēlīgas ietekmes.
Tomēr ir svarīgi pārliecināties, ka atsevišķas šūnas neizlādējas. Tas ir integrētās akumulatoru pārvaldības sistēmas (BMS) uzdevums. Litija bateriju drošums un uzticamība rada lielas bažas, tāpēc visiem komplektiem jābūt integrētai akumulatoru pārvaldības sistēmai (BMS). BMS ir sistēma, kas uzrauga, novērtē, līdzsvaro un aizsargā šūnas no darbības ārpus&"Drošas darbības zonas &". BMS ir būtiska litija akumulatoru sistēmas drošības sastāvdaļa, kas uzrauga un aizsargā akumulatora šūnas pret pārslodzi, zem/pārspriegumu, zem/virs temperatūras un daudz ko citu.
LiFePO4 šūna tiks neatgriezeniski bojāta, ja šūnas spriegums kādreiz nokrītas zem 2,5 V, tā tiks neatgriezeniski bojāta arī tad, ja šūnas spriegums palielinās līdz vairāk nekā 4,2 V. BMS uzrauga katru šūnu un novērsīs šūnu bojājumus zemāka/pārsprieguma gadījumā. Vēl viena būtiska BMS atbildība ir līdzsvarot iepakojumu uzlādes laikā, garantējot, ka visas šūnas saņem pilnu uzlādi bez pārlādēšanas. Uzlādes cikla beigās LiFePO4 akumulatora šūnas automātiski nesabalansēsies. Šūnās ir nelielas pretestības atšķirības, un tāpēc neviena šūna nav 100% identiska.
Tāpēc, veicot ciklu, dažas šūnas tiks pilnībā uzlādētas vai izlādētas agrāk nekā citas. Laika gaitā šūnu atšķirības ievērojami palielināsies, ja šūnas nebūs līdzsvarotas. Svina-skābes akumulatoros strāva turpinās plūst pat tad, ja viena vai vairākas šūnas ir pilnībā uzlādētas. Tā rezultātā elektrolīze notiek akumulatorā, ūdenim sadaloties ūdeņradī un skābeklī. Šī strāva palīdz pilnībā uzlādēt citas šūnas, tādējādi dabiski līdzsvarojot visu šūnu uzlādi.
Tomēr pilnībā uzlādētam litija elementam būs ļoti augsta pretestība un plūdīs ļoti maza strāva. Tādējādi atpalikušās šūnas netiks pilnībā uzlādētas. Līdzsvarošanas laikā BMS uzliks nelielu slodzi pilnībā uzlādētām šūnām, neļaujot tām uzlādēties un ļauj pārējām šūnām panākt. Litija baterijas piedāvā daudzas priekšrocības salīdzinājumā ar citām akumulatoru ķīmijām. Tie ir drošs un uzticams akumulatora risinājums, nebaidoties no termiskas izplūšanas un/vai katastrofālas sabrukšanas, kas ir nozīmīga iespēja no citiem litija akumulatoru veidiem. Šīs baterijas piedāvā ārkārtīgi ilgu cikla darbības laiku, un daži ražotāji pat garantē baterijas līdz 10 000 cikliem. Ar augstu nepārtrauktu C/2 izlādes un uzlādes ātrumu un efektivitāti līdz pat 98%turp un atpakaļ, nav brīnums, ka šīs baterijas šajā nozarē iegūst pievilcību. Litija dzelzs fosfāts (LiFePO4) ir ideāls enerģijas uzglabāšanas risinājums.
