Litijeve baterije se razlikujejo od drugih kemijskih baterij zaradi visoke gostote energije in nizke cene na cikel. Vendar je "litijeva baterija" dvoumen izraz. Obstaja približno šest običajnih kemijskih vrst litijevih baterij, vse s svojimi edinstvenimi prednostmi in pomanjkljivostmi. Za aplikacije obnovljivih virov energije je prevladujoča kemija litijev železov fosfat (LiFePO4). Ta kemija ima odlično varnost, z veliko toplotno stabilnostjo, visokimi tokovnimi ocenami, dolgo življenjsko dobo in toleranco do zlorab.
Litijev železov fosfat (LiFePO4) je izjemno stabilna litijeva kemija v primerjavi s skoraj vsemi drugimi litijevimi kemijami. Baterija je sestavljena iz naravno varnega katodnega materiala (železov fosfat). V primerjavi z drugimi litijevimi kemijami železov fosfat spodbuja močno molekularno vez, ki vzdrži ekstremne pogoje polnjenja, podaljšuje življenjsko dobo cikla in ohranja kemično celovitost v številnih ciklih. To je tisto, kar daje tem baterijam odlično toplotno stabilnost, dolgo življenjsko dobo in toleranco na zlorabe. Baterije LiFePO4 niso nagnjene k pregrevanju, niti niso izpostavljene "toplotnemu pobegu" in se zato ne pregrejejo ali vžgejo, če so izpostavljene strogemu napačnemu ravnanju ali težkim okoljskim razmeram.
Za razliko od poplavljene svinčene kisline in drugih kemijskih baterij litijeve baterije ne odvajajo nevarnih plinov, kot sta vodik in kisik. Prav tako ni nevarnosti izpostavljenosti jedkim elektrolitom, kot sta žveplova kislina ali kalijev hidroksid. V večini primerov je mogoče te baterije shranjevati v zaprtih prostorih brez nevarnosti eksplozije in pravilno zasnovan sistem ne bi smel zahtevati aktivnega hlajenja ali prezračevanja.
Litijeve baterije so sklop, sestavljen iz številnih celic, kot so svinčeno-kislinske baterije in številne druge vrste baterij. Svinčeve baterije imajo nazivno napetost 2 V/celico, medtem ko imajo celice litijevih baterij nazivno napetost 3,2 V. Zato boste za dosego 12V baterije običajno imeli štiri celice, povezane v serijo. Tako bo nazivna napetost LiFePO4 12,8 V. Osem zaporedno povezanih celic tvori 24V baterijo z nazivno napetostjo 25,6V in šestnajst zaporedno povezanih celic tvori 48V baterijo z nazivno napetostjo 51,2V. Te napetosti zelo dobro delujejo z vašimi tipičnimi pretvorniki 12V, 24V in 48V.
Litijeve baterije se pogosto uporabljajo za neposredno zamenjavo svinčenih baterij, ker imajo zelo podobne polnilne napetosti. Štiricelična baterija LiFePO4 (12,8 V) ima običajno največjo napetost polnjenja med 14,4-14,6 V (odvisno od priporočil proizvajalca). Kar je edinstveno za litijeve baterije, je, da ne potrebujejo absorpcijskega polnjenja ali da ostanejo v stanju konstantne napetosti dalj časa. Običajno, ko baterija doseže največjo napetost polnjenja, je ni več treba polniti. Edinstvene so tudi lastnosti praznjenja LiFePO4 baterij. Med praznjenjem bodo litijeve baterije vzdrževale veliko višjo napetost kot navadno pod obremenitvijo svinčeno-kislinske baterije. Ni nenavadno, da litijeva baterija pade le za nekaj desetink volta s polne napolnjenosti na 75 % izpraznjenega. Zaradi tega je težko ugotoviti, koliko zmogljivosti je bilo uporabljeno brez opreme za spremljanje baterije.
Pomembna prednost litijevih baterij pred svinčenimi baterijami je, da ne trpijo zaradi kolesarjenja pomanjkanja. V bistvu je to takrat, ko se baterije ne morejo popolnoma napolniti, preden se naslednji dan znova izpraznijo. To je zelo velika težava pri svinčenih baterijah in lahko povzroči znatno degradacijo plošče, če jo večkrat ciklirate na ta način. LiFePO4 baterije ni treba redno polniti. Pravzaprav je mogoče nekoliko izboljšati celotno pričakovano življenjsko dobo z rahlim delnim polnjenjem namesto s polnim.
Učinkovitost je zelo pomemben dejavnik pri načrtovanju solarnih električnih sistemov. Povratna učinkovitost (od polne do mrtve in nazaj do polne) povprečne svinčeve baterije je približno 80 %. Druge kemije so lahko še slabše. Povratna energetska učinkovitost litij-železo-fosfatne baterije je več kot 95-98%. Samo to je bistveno izboljšanje za sisteme, ki pozimi nimajo sončne energije, prihranek goriva zaradi polnjenja generatorja je lahko izjemen. Stopnja absorpcijskega polnjenja svinčenih akumulatorjev je še posebej neučinkovita, kar ima za posledico učinkovitost 50 % ali celo manj. Glede na to, da se litijeve baterije ne polnijo absorpcijsko, je lahko čas polnjenja od popolnoma izpraznjene do popolnoma polne le dve uri. Pomembno je tudi omeniti, da se lahko litijeva baterija skoraj popolnoma izprazni, kot je ocenjeno, brez pomembnih škodljivih učinkov. Vendar je pomembno zagotoviti, da se posamezne celice ne izpraznijo prekomerno. To je naloga integriranega sistema za upravljanje baterije (BMS).
Varnost in zanesljivost litijevih baterij je velika skrb, zato bi morali vsi sklopi imeti integriran sistem za upravljanje baterije (BMS). BMS je sistem, ki spremlja, ocenjuje, uravnoveša in ščiti celice pred delovanjem zunaj "varnega operativnega območja". BMS je bistvena varnostna komponenta sistema litijevih baterij, ki spremlja in ščiti celice v bateriji pred prekomernim tokom, pod/prenapetostjo, pod/previsoko temperaturo in še več. Celica LiFePO4 bo trajno poškodovana, če napetost celice kdaj pade na manj kot 2,5 V, prav tako pa bo trajno poškodovana, če se napetost celice poveča na več kot 4,2 V. BMS spremlja vsako celico in prepreči poškodbe celic v primeru pod/prenapetosti.
Druga bistvena odgovornost BMS je uravnoteženje paketa med polnjenjem, kar zagotavlja, da se vse celice napolnijo v celoti brez prekomernega polnjenja. Celice baterije LiFePO4 se ob koncu cikla polnjenja ne bodo samodejno uravnotežile. Obstajajo majhne razlike v impedanci skozi celice in tako nobena celica ni 100 % enaka. Zato se bodo nekatere celice med cikliranjem popolnoma napolnile ali izpraznile prej kot druge. Varianca med celicami se bo sčasoma znatno povečala, če celice niso uravnotežene.
V svinčenih baterijah bo tok še naprej tekel, tudi če je ena ali več celic popolnoma napolnjenih. To je posledica elektrolize, ki poteka v bateriji, pri čemer se voda razdeli na vodik in kisik. Ta tok pomaga popolnoma napolniti druge celice in tako naravno uravnava naboj na vseh celicah. Vendar bo imela popolnoma napolnjena litijeva celica zelo veliko odpornost in bo teklo zelo malo toka. Zaostale celice torej ne bodo popolnoma napolnjene. Med uravnoteženjem bo BMS na polno napolnjene celice naložil majhno obremenitev, s čimer bo preprečil prekomerno polnjenje in drugim celicam omogočil, da jih dohitijo.
Litijeve baterije ponujajo številne prednosti pred drugimi kemijskimi baterijami. So varna in zanesljiva rešitev za baterije, brez strahu pred toplotnim pobegom in/ali katastrofalnim zlomom, kar je velika možnost pri drugih vrstah litijevih baterij. Te baterije nudijo izjemno dolgo življenjsko dobo, nekateri proizvajalci pa celo jamčijo za baterije do 10.000 ciklov. Z visoko stopnjo praznjenja in polnjenja do C/2 neprekinjeno in povratno učinkovitostjo do 98 % ni čudno, da te baterije pridobivajo vleko v industriji. Litijev železov fosfat (LiFePO4) je popolna rešitev za shranjevanje energije.
100% varno plačilo
