Lítiové batérie sa odlišujú od ostatných chemických tried batérií vďaka vysokej hustote energie a nízkym nákladom na cyklus. Avšak&"lítiová batéria &"; je nejednoznačný pojem. Existuje asi šesť bežných chemikálií lítiových batérií, všetky majú svoje jedinečné výhody a nevýhody. V aplikáciách obnoviteľnej energie je prevládajúcou chémiou lítium železo -fosfát (LiFePO4). Táto chémia má vynikajúcu bezpečnosť, s vynikajúcou tepelnou stabilitou, vysokým prúdovým zaťažením, dlhou životnosťou a toleranciou voči zneužívaniu.
Fosforečnan lítno -železitý (LiFePO4) je extrémne stabilná chémia lítia v porovnaní s takmer všetkými ostatnými lítiovými chemikáliami. Batéria je zostavená z prirodzene bezpečného katódového materiálu (fosforečnan železitý). V porovnaní s inými lítiovými chemikáliami podporuje fosforečnan železitý silnú molekulárnu väzbu, ktorá odoláva extrémnym podmienkam nabíjania, predlžuje životnosť cyklu a udržuje chemickú integritu počas mnohých cyklov. Vďaka tomu majú tieto batérie vynikajúcu tepelnú stabilitu, dlhú životnosť a toleranciu voči zneužívaniu.
Batérie LiFePO4 nie sú náchylné na prehriatie ani nie sú likvidované' tepelná izolácia' a preto sa neprehrievajú ani nevznietia, ak sú vystavené dôslednému nesprávnemu zaobchádzaniu alebo drsným podmienkam prostredia. Na rozdiel od zaplavenej olovenej kyseliny a iných chemických vlastností batérií, lítiové batérie neodvádzajú nebezpečné plyny, ako je vodík a kyslík. Neexistuje' žiadne nebezpečenstvo vystavenia leptavým elektrolytom, ako je kyselina sírová alebo hydroxid draselný. Vo väčšine prípadov môžu byť tieto batérie skladované v uzavretých priestoroch bez rizika výbuchu a správne navrhnutý systém by nemal vyžadovať aktívne chladenie alebo vetranie.
Lítiové batérie sú sústavou zloženou z mnohých článkov, ako sú olovené batérie a mnoho ďalších typov batérií. Olovené batérie majú menovité napätie 2V/článok, zatiaľ čo články lítiových batérií majú menovité napätie 3,2V. Preto, aby ste dosiahli 12 V batériu,' ll budete mať spravidla štyri články zapojené do série. Tým sa dosiahne nominálne napätie LiFePO4 12,8 V. Osem článkov zapojených do série vytvára 24V batériu s menovitým napätím 25,6V a šestnásť článkov zapojených do série tvorí 48V batériu s menovitým napätím 51,2V. Tieto napätia fungujú veľmi dobre s vašimi typickými meničmi 12V, 24V a 48V.
Lítiové batérie sa často používajú na priamu výmenu olovených batérií, pretože majú veľmi podobné nabíjacie napätie. Štvorčlánková batéria LiFePO4 (12,8 V) bude mať zvyčajne maximálne nabíjacie napätie 14,4-14,6 V (v závislosti od odporúčaní výrobcu). Čo' je jedinečné pre lítiovú batériu, je to, že nepotrebujú absorpčný náboj alebo ich udržiavajú v stave konštantného napätia po dlhšiu dobu.
Keď batéria dosiahne maximálne nabíjacie napätie, spravidla ju už nie je potrebné nabíjať. Unikátna je aj vybíjacia charakteristika batérií LiFePO4. Lítiové batérie si počas vybíjania udržujú oveľa vyššie napätie, ako by olovené akumulátory typicky pod zaťažením spôsobovali. Nie je neobvyklé, že lítiová batéria z plného nabitia vybije iba niekoľko desatín voltu na vybitých 75%. Preto môže byť ťažké zistiť, aká veľká kapacita bola použitá bez zariadenia na monitorovanie batérie.
Významnou výhodou lítia oproti oloveným akumulátorom je, že netrpia deficitom bicyklovania. V zásade to je vtedy, keď batérie nemožno úplne nabiť, kým sa nasledujúci deň opäť nevybijú. Toto je veľmi veľký problém s olovenými batériami a pri opakovanom cyklovaní týmto spôsobom môže dôjsť k významnej degradácii platní. Batérie LiFePO4 nie je potrebné pravidelne úplne nabíjať. V skutočnosti je' možné mierne zlepšiť celkovú dĺžku života miernym čiastočným nabitím namiesto úplného nabitia. Účinnosť je veľmi dôležitým faktorom pri navrhovaní solárnych elektrických systémov. Účinnosť spiatočnej cesty (z plnej na vybitú a späť na plnú) priemernej olovenej batérie je asi 80%. Ostatné chemikálie môžu byť ešte horšie. Spiatočná energetická účinnosť lítium-železo-fosfátovej batérie je viac ako 95-98%. Toto samo osebe je významným zlepšením pre systémy, ktoré v zime nemajú dostatok slnečnej energie, pričom úspora paliva pri nabíjaní generátora môže byť obrovská.
Stupeň absorpčného nabíjania olovených batérií je obzvlášť neefektívny, čo má za následok účinnosť 50% alebo dokonca nižšiu. Vzhľadom na to, že lítiové batérie neabsorbujú nabíjanie, doba nabíjania od úplného vybitia po úplné nabitie môže byť len dve hodiny. Je tiež dôležité poznamenať, že lítiová batéria sa môže takmer úplne vybiť podľa hodnotenia bez významných nepriaznivých účinkov.
Je však dôležité zabezpečiť, aby sa jednotlivé články neprebíjali. Toto je úloha integrovaného systému správy batérií (BMS). Bezpečnosť a spoľahlivosť lítiových batérií je veľkým problémom, preto by všetky zostavy mali mať integrovaný systém správy batérií (BMS). BMS je systém, ktorý monitoruje, vyhodnocuje, vyvažuje a chráni bunky pred prevádzkou mimo „bezpečnej operačnej oblasti &. BMS je základným bezpečnostným komponentom systému lítiových batérií, ktorý monitoruje a chráni články v batérii pred nadmerným prúdom, podpätím/prepätím, teplotou pod/nad teplotou a ďalšími.
Bunka LiFePO4 bude trvale poškodená, ak napätie článku niekedy klesne na menej ako 2,5 V, bude tiež trvalo poškodená, ak sa napätie článku zvýši na viac ako 4,2 V. BMS monitoruje každý článok a zabráni poškodeniu článkov v prípade podpätia/prepätia. Ďalšou zásadnou zodpovednosťou BMS je vyvážiť batériu počas nabíjania, aby sa zaistilo úplné nabitie všetkých článkov bez prebíjania. Články batérie LiFePO4 sa na konci nabíjacieho cyklu automaticky nevyrovnajú. Cez bunky existujú malé odchýlky v impedancii, a preto žiadny článok nie je 100% identický.
Preto pri cyklovaní budú niektoré články úplne nabité alebo vybité skôr ako ostatné. Rozptyl medzi bunkami sa časom výrazne zvýši, ak bunky nie sú vyvážené. V olovených batériách bude prúd pokračovať, aj keď je jeden alebo viac článkov úplne nabitých. Výsledkom je elektrolýza prebiehajúca v batérii, ktorá rozdeľuje vodu na vodík a kyslík. Tento prúd pomáha úplne nabiť ostatné články, a tým prirodzene vyrovnáva náboj vo všetkých článkoch.
Plne nabitý lítiový článok však bude mať veľmi vysoký odpor a bude prúdiť veľmi malý prúd. Oneskorené články nebudú preto úplne nabité. Pri vyvažovaní vyvinie BMS malé zaťaženie na plne nabité články, čím zabráni jeho prebitiu a umožní ostatným článkom dohnať ho. Lítiové batérie ponúkajú mnoho výhod oproti iným chemikáliam batérií. Predstavujú bezpečné a spoľahlivé riešenie batérií bez strachu z tepelného úniku a/alebo katastrofického rozpadu, čo je významnou možnosťou iných typov lítiových batérií. Tieto batérie ponúkajú extrémne dlhú životnosť, pričom niektorí výrobcovia dokonca garantujú batérie až na 10 000 cyklov. S vysokými rýchlosťami vybíjania a dobíjania až do C/2 a nepretržitou účinnosťou až 98%, nie je divu, že tieto batérie získavajú v priemysle trakciu. Fosforečnan lítno -železitý (LiFePO4) je dokonalým riešením na uchovávanie energie.
