فناوری باتری لیتیوم

فناوری باتری لیتیوم چیست؟
با توجه به تراکم انرژی بالا و هزینه کم در هر چرخه، باتری لیتیوم جدا از سایر مواد شیمیایی باتری است. با این حال، “باتری لیتیوم” یک اصطلاح مبهم است. در حدود شش شیمیدان معمولی باتری های لیتیوم وجود دارد که همه آنها دارای مزایا و منافع خاص خود هستند. برای کاربردهای تجدید پذیر انرژی، شیمی در حال حاضر دارای فسفات آهن لیتیم (LiFePO4) است. این شیمی ایمنی عالی دارد، با ثبات حرارتی بالا، رتبه بندی فعلی بالا، زندگی چرخه طولانی.

فسفات آهن لیتیم (LiFePO4) بسیار شبیه شیمی لیتیوم است که در مقایسه با تقریبا تمام شیمیایی لیتیوم دیگر است. باطری با مواد کاتدی طبیعی (فسفات آهن) مونتاژ شده است. در مقایسه با سایر شیمیایی لیتیوم، فسفات آهن، یک پیوند مولکولی قوی را ایجاد می کند که به شرایط شارژ شدید، طول عمر چرخه را افزایش می دهد و در طول چرخه های بسیاری حفظ می شود. این چیزی است که این باتری ها را با ثبات حرارتی عالی، چرخه عمر طولانی. باتری های LiFePO4 مستعد گرمای بیش از حد نیستند و یا به “فرار حرارتی” منتقل نمی شوند و در نتیجه در معرض سوء استفاده جدی و یا شرایط محیطی سخت قرار نمی گیرند.

بر خلاف اسید سرب و دیگر مواد شیمیایی باتری، باتری های لیتیوم گازهای خطرناک مانند هیدروژن و اکسیژن را از بین نمی برند. همچنین هیچگونه خطر برای قرار گرفتن در معرض الکترولیت های سوزنی مثل اسید سولفوریک یا هیدروکسید پتاسیم وجود ندارد. در بیشتر موارد، این باتری ها را می توان در مناطق محصور بدون خطر انفجار ذخیره کرد و یک سیستم به درستی طراحی شده نباید نیاز به خنک کننده یا خروج فعال داشته باشد.

باتری لیتیوم یک مونتاژ متشکل از بسیاری از سلول ها، مانند باتری های اسید سرب و بسیاری از انواع دیگر باتری است. باتری اسید سرب دارای ولتاژ اسمی 2 ولت / سلول است، در حالی که باتری های لیتیوم دارای ولتاژ اسمی 3.2 ولت هستند. بنابراین، برای رسیدن به یک باتری 12 ولت، معمولا دارای چهار سلول متصل به یک سری است. این باعث می شود ولتاژ اسمی یک 12.8V LiFePO4 باشد. هشت سلول متصل در یک سری باتری 24 ولت با ولتاژ نامی 25.6 ولت و شانزده سلول متصل در یک سری یک باتری 48 ولت با ولتاژ نامی 51.2 ولت می باشد. این ولتاژ با استانداردهای 12V، 24V و 48V معمولی کار می کند.

باتری های لیتیوم اغلب برای جایگزینی مستقیم باتری های اسید سرب استفاده می شوند، زیرا ولتاژ شارژ بسیار شبیه هستند. چهار باتری LiFePO4 باتری (12.8 ولت) معمولا دارای ولتاژ شارژ حداکثر بین 14.4-14.6V (بسته به توصیه های سازندگان) است. برای باتری لیتیوم منحصر به فرد است که آنها به یک بار جذب نیاز ندارد و یا در یک حالت ولتاژ ثابت برای مدت زمان قابل توجهی نگهداری می شود. به طور معمول هنگامی که باتری به حداکثر ولتاژ شارژ می رسد، دیگر نیازی به شارژ آن نیست. ویژگی های تخلیه باتری های LiFePO4 نیز منحصر به فرد است. در هنگام تخلیه، باتری های لیتیوم ولتاژ بسیار بالاتر از باتری های اسید سرب را به طور معمول تحت بار نگه می دارد. باتری لیتیوم تنها چند دهم یک ولت از یک شارژ کامل تا 75٪ تخلیه نمیشود. این می تواند دشوار باشد که چقدر ظرفیت بدون تجهیزات مانیتورینگ باتری مورد استفاده قرار گیرد.

کارایی یک عامل بسیار مهم در طراحی سیستم های برق خورشیدی است. راندمان سفر دور سفر میانگین باتری اسید سرب حدود 80٪ است. شیمی دیگر می تواند حتی بدتر باشد. راندمان انرژی دورافتاده یک باتری لیتیوم فسفات آلفا از 95 تا 98 درصد بیشتر است. این به تنهایی یک پیشرفت قابل توجه برای سیستم هایی است که از انرژی خورشیدی در زمستان گرسنه می مانند، صرفه جویی در مصرف سوخت از شارژر ژنراتور می تواند بسیار زیاد باشد. مرحله شارژ جذب باتری های سرب اسید به ویژه ناکارآمد است و در نتیجه کارایی 50٪ و یا حتی کمتر است. با توجه به اینکه باتری های لیتیوم شارژ جذب نمی کنند، زمان شارژ از تخلیه کامل تا کاملا کامل می تواند به اندازه دو ساعت باشد. همچنین لازم به ذکر است که یک باتری لیتیوم می تواند تقریبا تخلیه کامل را بدون عوارض قابل ملاحظه ای ارزیابی کند. با این وجود، مهم است که مطمئن شوید که سلول های فردی بیش ازحد تخلیه نمی شوند. این کار سیستم مدیریت باتری یکپارچه (BMS) است.

ایمنی و قابلیت اطمینان باتری های لیتیوم نگرانی بزرگی است، بنابراین تمامی مجامع باید یک سیستم مدیریت باتری یکپارچه (BMS) داشته باشند. BMS یک سیستم است که نظارت، ارزشیابی می کند