Liczba wyświetleń:0 Autor:Edytuj tę stronę Wysłany: 2024-03-27 Źródło:Ta strona
Główny składnik chemiczny
Wysoka gęstość energii i niski koszt cyklu baterii litowych odróżniają je od innych chemikaliów.Istnieje około sześciu głównych składów chemicznych akumulatorów litowych, a każdy z nich ma swoje zalety i wady. Fosforan litowo-żelazowy (LiFePO4) to podstawowy składnik chemiczny do zastosowań wykorzystujących energię odnawialną.Ta substancja chemiczna zapewnia wydłużony cykl życia, wysoki prąd znamionowy, duże bezpieczeństwo, doskonałą stabilność termiczną i odporność na nadużycia.
W przeciwieństwie do prawie wszystkich innych chemikaliów litowych, fosforan litowo-żelazowy (LiFePO4) ma bardzo stabilny skład chemiczny litu.Do budowy akumulatora wykorzystuje się fosforan żelaza, naturalnie występujący materiał anodowy.Fosforan żelaza, w przeciwieństwie do innych związków chemicznych litu, zapewnia silne wiązania molekularne, które mogą wytrzymać trudne warunki ładowania, zwiększyć żywotność cyklu i zachować integralność chemiczną przez wiele cykli.Z tego powodu akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe oferują wyjątkową odporność na nadużycia, długą żywotność i stabilność termiczną.Ponieważ ogniwa LiFePO4 nie „uciekają” pod wpływem ciepła ani nie przegrzewają się łatwo, nie spalą się ani nie przegrzeją w trudnych warunkach lub przy niewłaściwej obsłudze.
Baterie litowe nie wydzielają szkodliwych gazów, takich jak wodór i tlen, ani nie stwarzają ryzyka narażenia na żrące elektrolity, takie jak wodorotlenek potasu lub kwas siarkowy, w przeciwieństwie do zanurzonych akumulatorów kwasowo-ołowiowych i innych substancji chemicznych stosowanych w akumulatorach.Gdy system jest odpowiednio skonstruowany, zwykle nie ma potrzeby aktywnego chłodzenia ani wentylacji, a akumulatory te można przechowywać w ograniczonych przestrzeniach bez ryzyka wysadzenia.
Akumulatory kwasowo-ołowiowe i wiele innych rodzajów baterii składa się z elementów zwanych bateriami litowymi.Napięcie nominalne akumulatorów litowych wynosi 3,2 V, natomiast akumulatorów kwasowo-ołowiowych 2 V/ogniwo.Dlatego cztery akumulatory są często łączone szeregowo, aby uzyskać akumulator 12 V.W rezultacie napięcie nominalne LiFePO4 wynosi 12,8 V.Akumulator 24 V o napięciu nominalnym 25,6 V powstaje poprzez połączenie szeregowe 8 ogniw, natomiast akumulator 48 V o napięciu nominalnym 51,2 V powstaje poprzez połączenie szeregowe 16 ogniw.
Ponieważ akumulatory litowe i akumulatory kwasowo-ołowiowe mają niezwykle porównywalne napięcia ładowania, akumulatory litowe są często wykorzystywane jako zamienniki akumulatorów ołowiowo-kwasowych.Czteroogniwowy akumulator LiFePO4 o maksymalnym napięciu ładowania 12,8 V ma zazwyczaj zakres 14,4–14,6 V, w zależności od konkretnych kryteriów określonych przez producenta.Ponieważ nie trzeba ich ładować ani utrzymywać stałego napięcia przez dłuższy czas, baterie litowe są wyjątkowe.Zwykle nie jest konieczne dalsze ładowanie, gdy akumulator osiągnie maksymalne napięcie ładowania.Baterie litowo-żelazowo-fosforanowe (LiFePO4) mają również specjalne właściwości rozładowujące.Baterie litowe zwykle zachowują wyższe napięcie podczas rozładowywania niż akumulatory kwasowo-ołowiowe pod obciążeniem.
Brak nieodpowiedniej cykli jest główną zaletą technologii akumulatorów litowych w porównaniu z technologią akumulatorów kwasowo-ołowiowych.W takim przypadku akumulator nie może zostać całkowicie naładowany, dopóki następnego dnia nie zostanie ponownie rozładowany.Jest to poważny problem w przypadku akumulatorów kwasowo-ołowiowych, ponieważ powtarzane w ten sposób cykle mogą poważnie uszkodzić płyty.Baterie wykonane na bazie fosforanu litowo-żelazowego (LiFePO4) nie wymagają częstego pełnego ładowania.Praktycznie rzecz biorąc, niewielkie, częściowe ładowanie zamiast pełnego ładowania może wydłużyć ogólną żywotność baterii.
Wydajność technologii akumulatorów litowych ma kluczowe znaczenie w przypadku system zasilania energią słoneczną projekt.Typowy akumulator kwasowo-ołowiowy ma sprawność w obie strony wynoszącą około 80% (od pełnego do pustego do pełnego).Innych substancji mogłoby być mniej.Baterie wykonane z fosforanu litowo-żelazowego charakteryzują się efektywnością energetyczną w obie strony na poziomie 95–98%.W przypadku systemu bez energii słonecznej w zimie samo to stanowi znaczną poprawę, a oszczędności paliwa wynikające z ładowania generatora są znaczne.Akumulatory kwasowo-ołowiowe mają szczególnie niską wydajność w fazie ładowania absorpcyjnego, wynoszącą 50% lub mniej.Ponieważ baterie litowe nie pochłaniają ładunku, pełne naładowanie baterii jest możliwe w ciągu zaledwie dwóch godzin po całkowitym rozładowaniu.Prawie cała pojemność znamionowa baterii litowej może zostać wyczerpana bez powodowania jakichkolwiek zauważalnych szkód.
Nawet jeśli jeden lub więcej akumulatorów kwasowo-ołowiowych zostanie całkowicie naładowanych, prąd nadal będzie przez nie przepływał.Dzieje się tak w wyniku rozkładu wody na wodór i tlen podczas procesu elektrolizy zachodzącego w akumulatorze.Automatycznie równoważąc ładowanie wszystkich akumulatorów, prąd ten pomaga w całkowitym naładowaniu pozostałych akumulatorów.Jednakże w pełni naładowany akumulator litowy będzie przepływać stosunkowo mało prądu ze względu na jego wysoką rezystancję.Oznacza to, że akumulator końcowy nie jest całkowicie naładowany.Aby zapobiec przeładowaniu w pełni naładowanego akumulatora i dać innym akumulatorom czas na nadrobienie zaległości, system zarządzania akumulatorem (BMS) zrównoważy akumulator, przykładając do niego niewielkie obciążenie.
Stosowanie technologii akumulatorów litowych ma kilka zalet w porównaniu z akumulatorami o innym składzie chemicznym.Stanowią niezawodną i bezpieczną opcję akumulatorów bez ryzyka katastrofalnego stopienia lub niekontrolowanej zmiany temperatury, co jest poważnym problemem w przypadku innych typów akumulatorów litowych.Niektórzy producenci obiecują nawet, że akumulator można cyklować nawet 3000 razy.Baterie te charakteryzują się bardzo wydłużoną żywotnością.Nic dziwnego, że akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe (LiFePO4) stają się coraz bardziej popularne na rynku, biorąc pod uwagę ich wyjątkową sprawność w obie strony wynoszącą 98% oraz ciągłe współczynniki rozładowywania i ładowania do C/2.Baterie te idealnie nadają się do zastosowań związanych z magazynowaniem energii.
