

Lityum piller, yüksek enerji yoğunlukları ve döngü başına düşük maliyetleri nedeniyle diğer pil kimyasallarından farklıdır. Ancak, "lityum pil" belirsiz bir terimdir. Hepsi kendine özgü avantajları ve dezavantajları olan yaklaşık altı yaygın lityum pil kimyası vardır. Yenilenebilir enerji uygulamaları için baskın kimya, Lityum Demir Fosfat (LiFePO4). Bu kimya, büyük termal kararlılık, yüksek akım değerleri, uzun çevrim ömrü ve kötüye kullanım toleransı ile mükemmel güvenliğe sahiptir.
Lityum Demir Fosfat (LiFePO4) hemen hemen tüm diğer lityum kimyaları ile karşılaştırıldığında son derece kararlı bir lityum kimyasıdır. Pil, doğal olarak güvenli bir katot malzemesi (demir fosfat) ile birleştirilmiştir. Diğer lityum kimyalarına kıyasla demir fosfat, aşırı şarj koşullarına dayanan, döngü ömrünü uzatan ve birçok döngü boyunca kimyasal bütünlüğü koruyan güçlü bir moleküler bağı destekler. Bu pillere mükemmel termal kararlılık, uzun çevrim ömrü ve kötüye kullanım toleransını veren şey budur. LiFePO4 piller aşırı ısınmaya eğilimli değildirler, 'termal kaçışa' da maruz kalmazlar ve bu nedenle aşırı hatalı kullanım veya sert çevre koşullarına maruz kaldıklarında aşırı ısınmazlar veya tutuşmazlar.
Su basmış kurşun asit ve diğer pil kimyasallarının aksine, lityum piller hidrojen ve oksijen gibi tehlikeli gazları dışarı atmaz. Ayrıca sülfürik asit veya potasyum hidroksit gibi kostik elektrolitlere maruz kalma tehlikesi de yoktur. Çoğu durumda, bu piller, patlama riski olmaksızın kapalı alanlarda saklanabilir ve uygun şekilde tasarlanmış bir sistem, aktif soğutma veya havalandırma gerektirmemelidir.
Lityum piller, kurşun asitli piller ve diğer birçok pil türü gibi birçok hücreden oluşan bir gruptur. Kurşun asitli akülerin nominal voltajı 2V / hücre iken, lityum akü hücrelerinin nominal voltajı 3.2V'dur. Bu nedenle, 12V pil elde etmek için tipik olarak bir seri bağlı dört hücreye sahip olursunuz. Bu, a'nın nominal voltajını yapacaktır. LiFePO4 12.8V. Bir seriye bağlı sekiz hücre, bir 24V pil 25.6V nominal gerilimli ve bir seri bağlı on altı hücre ile 48V pil 51.2V nominal voltaj ile. Bu voltajlar, tipik 12V, 24V ve 48V invertörler.
Lityum piller, çok benzer şarj voltajlarına sahip oldukları için genellikle doğrudan kurşun asitli pillerin yerini almak için kullanılır. Dört hücreli LiFePO4 Akü (12.8V), tipik olarak 14.4-14.6V arasında bir maksimum şarj voltajına sahip olacaktır (üreticinin önerilerine bağlı olarak). Bir lityum pil için benzersiz olan şey, emilim şarjına ihtiyaç duymaması veya önemli süreler boyunca sabit bir voltaj durumunda tutulmasıdır. Tipik olarak, pil maksimum şarj voltajına ulaştığında artık şarj edilmesi gerekmez. LiFePO4 pillerin deşarj özellikleri de benzersizdir. Deşarj sırasında, lityum piller, tipik olarak yük altında olan kurşun asitli pillerden çok daha yüksek bir voltaj sağlayacaktır. Bir lityum pilin tam şarjdan% 75 boşalmış bir volt'a yalnızca birkaç onda birini düşürmesi alışılmadık bir durum değildir. Bu, pil izleme ekipmanı olmadan ne kadar kapasite kullanıldığını söylemeyi zorlaştırabilir.
Lityumun kurşun asitli akülere göre önemli bir avantajı, açık çevrimden muzdarip olmamalarıdır. Esasen, bu, ertesi gün tekrar boşalmadan önce pillerin tam olarak şarj edilemediği zamandır. Bu, kurşun asitli pillerde çok büyük bir sorundur ve bu şekilde tekrar tekrar çalıştırılırsa önemli plaka bozulmasına neden olabilir. LiFePO4 pillerin düzenli olarak tam olarak şarj edilmesi gerekmez. Aslında, tam şarj yerine hafif bir kısmi şarjla genel yaşam beklentisini biraz iyileştirmek mümkündür.
Güneş enerjisi sistemlerini tasarlarken verimlilik çok önemli bir faktördür. Ortalama kurşun-asit akünün gidiş-dönüş verimliliği (tamdan bitene ve tekrar dolmaya) yaklaşık% 80'dir. Diğer kimyalar daha da kötü olabilir. Bir Lityum Demir Fosfat pilin gidiş-dönüş enerji verimliliği% 95-98'in üzerindedir. Bu tek başına, kış aylarında güneş enerjisinden mahrum kalan sistemler için önemli bir gelişmedir, jeneratör şarjından elde edilen yakıt tasarrufu muazzam olabilir. Kurşun-asit akülerin emilim şarj aşaması özellikle verimsizdir ve% 50 veya daha az verimlilikle sonuçlanır. Lityum pillerin emilim şarjı olmadığı göz önüne alındığında, tamamen boşalmadan tamamen dolu olana kadar geçen şarj süresi iki saat kadar kısa olabilir. Ayrıca, bir lityum pilin, önemli yan etkiler olmaksızın derecelendirildiği gibi neredeyse tamamen boşalabileceğine dikkat etmek önemlidir. Bununla birlikte, tek tek hücrelerin aşırı deşarj olmadığından emin olmak önemlidir. Bu entegre çalışanların işidir. Pil Yönetim Sistemi (BMS).
Lityum pillerin güvenliği ve güvenilirliği büyük bir endişe kaynağıdır, bu nedenle tüm montajların entegre bir Pil Yönetim Sistemi (BMS). BMS, hücreleri izleyen, değerlendiren, dengeleyen ve "Güvenli Çalışma Alanı" dışında çalışmaktan koruyan bir sistemdir. BMS, lityum pil sisteminin önemli bir güvenlik bileşenidir ve pilin içindeki hücreleri aşırı akıma, düşük / aşırı voltaja, düşük / aşırı sıcaklığa ve daha fazlasına karşı izler ve korur. Bir LiFePO4 hücresi, hücrenin voltajı 2.5V'un altına düştüğünde kalıcı olarak hasar görür, ayrıca hücrenin voltajı 4.2 V'un üzerine çıkarsa kalıcı olarak hasar görür. BMS, her bir hücreyi izler ve düşük / aşırı gerilim durumunda hücrelere zarar gelmesini önler.
BMS'nin bir diğer önemli sorumluluğu, tüm hücrelerin aşırı şarj olmadan tam şarj olmasını garanti ederek şarj sırasında paketi dengelemektir. LiFePO4 pilin hücreleri, şarj döngüsünün sonunda otomatik olarak dengelenmeyecektir. Hücrelerdeki empedansta küçük farklılıklar vardır ve bu nedenle hiçbir hücre% 100 özdeş değildir. Bu nedenle, döngüsel olduğunda, bazı hücreler diğerlerinden daha önce tam olarak şarj edilecek veya boşaltılacaktır. Hücreler dengeli değilse, hücreler arasındaki varyans zamanla önemli ölçüde artacaktır.
In kurşun asit piller, bir veya daha fazla hücre tamamen şarj olduğunda bile akım akmaya devam edecektir. Bu bir sonucudur akü içinde meydana gelen elektroliz, su hidrojen ve oksijene bölünür. Bu akım, diğer hücrelerin tamamen şarj edilmesine yardımcı olur, böylece doğal olarak tüm hücrelerdeki yükü dengeler. Bununla birlikte, tam olarak şarj edilmiş bir lityum hücrenin direnci çok yüksek olacak ve çok az akım akacaktır. Geciken hücreler bu nedenle tam olarak şarj edilmeyecektir. Dengeleme sırasında BMS, tam şarjlı hücrelere küçük bir yük uygulayarak aşırı şarj olmasını önler ve diğer hücrelerin yakalanmasına izin verir.
Lityum piller, diğer pil kimyalarına göre birçok avantaj sunar. Diğer lityum pil türlerinden önemli bir olasılık olan termal kaçak ve / veya yıkıcı erime korkusu olmayan güvenli ve güvenilir bir pil çözümüdür. Bu piller, son derece uzun bir döngü ömrü sunar ve bazı üreticiler pilleri 10,000 döngüye kadar garanti eder. Sürekli C / 2'ye kadar yüksek deşarj ve şarj hızları ve% 98'e varan gidiş-dönüş verimliliği ile, bu pillerin sektörde ilgi görmesi şaşırtıcı değil. Lityum Demir Fosfat (LiFePO4) mükemmel enerji depolama çözümü.