Liitiumpatareid eristuvad teistest patareide keemiatest oma suure energiatiheduse ja madala tsüklihinna tõttu. Kuid "liitiumpatarei" on mitmetähenduslik termin. Liitiumpatareisid on umbes kuus levinud keemiat, millel kõigil on oma ainulaadsed eelised ja puudused. Taastuvenergia rakenduste puhul on ülekaalus keemiliselt liitiumraudfosfaat (LiFePO4). Sellel keemial on suurepärane ohutus, suurepärane termiline stabiilsus, kõrge voolutugevus, pika tsükli eluiga ja tolerantsus kuritarvitamise vastu.
Liitiumraudfosfaat (LiFePO4) on äärmiselt stabiilne liitiumkeemia, võrreldes peaaegu kõigi teiste liitiumkeemiatega. Aku on kokku pandud looduslikult ohutu katoodmaterjaliga (raudfosfaat). Võrreldes teiste liitiumkeemiatega soodustab raudfosfaat tugevat molekulaarset sidet, mis peab vastu ekstreemsetes laadimistingimustes, pikendab tsükli eluiga ja säilitab keemilise terviklikkuse paljude tsüklite jooksul. See annab neile patareidele suure termilise stabiilsuse, pika tööea ja vastupidavuse kuritarvitamisele. LiFePO4 patareid ei ole altid ülekuumenemisele ega ole termiliselt põgenenud ning seetõttu ei kuumene ega sütti neid rangelt valesti või karmides keskkonnatingimustes.
Erinevalt üleujutatud pliihappest ja muudest patareide keemiatest ei eralda liitiumpatareid ohtlikke gaase nagu vesinik ja hapnik. Samuti ei ole oht, et kokku puutuksite söövitavate elektrolüütidega, nagu väävelhape või kaaliumhüdroksiid. Enamasti saab neid patareisid hoida suletud ruumides ilma plahvatuse ohuta ja korralikult välja töötatud süsteem ei tohiks nõuda aktiivset jahutamist ega õhutamist.
Liitiumpatareid on komplekt, mis koosneb paljudest elementidest, nagu pliiakud ja paljud muud tüüpi patareid. Pliiakude nimipinge on 2 V raku kohta, liitiumakude nimipinge aga 3,2 V. Seetõttu on 12V aku saavutamiseks tavaliselt neli lahtrit järjest ühendatud. See muudab LiFePO4 nimipinge 12,8 V. Kaheksa järjestikku ühendatud lahtrit teevad 24V patarei nimipingega 25,6V ja kuusteist seeriaga ühendatud elementi 48V patarei nimipingega 51,2V. Need pinged töötavad väga hästi teie tüüpiliste 12V, 24V ja 48V muundurite puhul.
Pliiakude vahetuks vahetamiseks kasutatakse sageli liitiumakusid, kuna nende laadimispinge on väga sarnane. Nelja elemendiga LiFePO4 aku (12,8 V) maksimaalne laadimispinge on tavaliselt vahemikus 14,4–14,6 V (sõltuvalt tootja soovitustest). Liitiumaku puhul on ainulaadne see, et need ei vaja absorptsioonilaengut ega hoia neid märkimisväärse aja jooksul püsivas pingeseisundis. Kui aku saavutab maksimaalse laadimispinge, pole seda enam vaja laadida. Ainulaadsed on ka LiFePO4 akude tühjenemise omadused. Tühjendamise ajal säilitavad liitiumpatareid palju kõrgemat pinget kui pliiakud tavaliselt koormuse all. Pole harvad juhud, kui liitiumaku langeb täislaadimiselt vaid mõnikümmend volti tühjenemisele. See võib muuta ilma patareide jälgimisseadmeteta kasutamata võimsuse tuvastamise keeruliseks.
Liitiumi märkimisväärne eelis pliiakude ees on see, et need ei kannata defitsiiditsükli käes. Põhimõtteliselt on see siis, kui patareisid ei saa enne järgmisel päeval uuesti tühjaks laadida täielikult. See on pliiakude puhul väga suur probleem ja võib korduvalt sel viisil tsükliga plaatide olulist lagunemist soodustada. LiFePO4 akud ei pea regulaarselt täielikult laadima. Tegelikult on üldist oodatavat eluiga võimalik veidi laadida täislaadimise asemel väikese osalise laadimisega.
Tõhusus on päikeseelektrisüsteemide projekteerimisel väga oluline tegur. Keskmise pliiakuga aku efektiivsus edasi-tagasi (täis tühjaks ja tagasi täis) on umbes 80%. Muud keemiad võivad olla veelgi hullemad. Liitiumraudfosfaadi aku energiatõhusus edasi-tagasi on 95–98%. Ainuüksi see on märkimisväärne paranemine süsteemide jaoks, mis talvel päikeseenergiat nälgivad, võib generaatori laadimisel tekkiv kütusekulu olla tohutu. Pliiakude neeldumisala on eriti ebaefektiivne, mille tulemuseks on 50% või isegi vähem. Arvestades, et liitiumakud ei ima laengut, võib täislaetud kuni täieliku laadimiseni kuluda kuni kaks tundi. Samuti on oluline märkida, et liitiumaku võib hinnanguliselt peaaegu täielikult tühjeneda ilma märkimisväärsete kahjulike mõjudeta. Siiski on oluline tagada, et üksikud rakud ei tühjeneks. See on integreeritud akuhaldussüsteemi (BMS) ülesanne.
Liitiumpatareide ohutus ja töökindlus on suur probleem, seetõttu peaks kõigil sõlmedel olema integreeritud patareihaldussüsteem (BMS). BMS on süsteem, mis jälgib, hindab, tasakaalustab ja kaitseb rakke väljaspool ohutut tööpiirkonda töötamise eest. BMS on liitiumakusüsteemi hädavajalik turvakomponent, mis jälgib ja kaitseb akus olevaid rakke ülevoolu, ala- / ülepinge, ala- / ületemperatuuri ja muu eest. LiFePO4 element kahjustub jäädavalt, kui elemendi pinge langeb kunagi alla 2,5 V, see on ka püsivalt kahjustatud, kui elemendi pinge tõuseb üle 4,2 V. BMS jälgib kõiki rakke ja hoiab ära rakkude kahjustumise ala- / ülepinge korral.
BMS-i teine oluline ülesanne on pakendi tasakaalustamine laadimise ajal, tagades, et kõik rakud saavad täislaadimata täislaadimise. LiFePO4 aku elemendid ei tasakaalustu laadimistsükli lõpus automaatselt. Rakkude läbiv impedants varieerub veidi ja seega pole ükski rakk 100% identne. Seetõttu laaditakse tsükliga mõned rakud täielikult või tühjenevad varem kui teised. Lahtrite vaheline dispersioon suureneb aja jooksul märkimisväärselt, kui rakud pole tasakaalus.
Pliiakudes jätkab vool voolamist isegi siis, kui üks või mitu elementi on täielikult laetud. Selle tulemuseks on akus toimuv elektrolüüs, vesi jaguneb vesinikuks ja hapnikuks. See vool aitab teisi rakke täielikult laadida, tasakaalustades loomulikult kõigi rakkude laengu. Kuid täielikult laetud liitiumelemendil on väga kõrge takistus ja voolab väga vähe voolu. Seepärast ei ole mahajäänud rakke täielikult laetud. Tasakaalustamise ajal rakendab BMS täielikult koormatud rakkudele väikest koormust, hoides ära selle ülelaadimise ja võimaldades teistel rakkudel järele jõuda.
Liitiumpatareid pakuvad teiste akude keemiatega võrreldes palju eeliseid. Need on turvaline ja usaldusväärne akulahendus, kartmata termilist põgenemist ja / või katastroofilist sulamist, mis on märkimisväärne võimalus teistest liitiumpatareidest. Need patareid pakuvad väga pikka tsükliiga, mõned tootjad garanteerivad patareidele isegi kuni 10 000 tsüklit. Kõrge tühjenemis- ja laadimiskiirusega C / 2 pidevast ülespoole ja edasi-tagasi kasuteguriga kuni 98% pole ime, et need patareid tõmbavad oma tööstusharus veojõudu. Liitiumraudfosfaat (LiFePO4) on ideaalne energia salvestamise lahendus.
100% turvaline makse
