Lithiumbatterijen onderscheiden zich van andere batterijchemie door hun hoge energiedichtheid en lage kosten per cyclus. "Lithiumbatterij" is echter een dubbelzinnige term. Er zijn ongeveer zes gemeenschappelijke soorten lithiumbatterijen, allemaal met hun eigen unieke voor- en nadelen. Voor toepassingen op het gebied van hernieuwbare energie is lithium-ijzerfosfaat (LiFePO4) de belangrijkste chemie. Deze chemie heeft een uitstekende veiligheid, met een grote thermische stabiliteit, hoge stroomwaarden, een lange levensduur en tolerantie voor misbruik.
Lithium-ijzerfosfaat (LiFePO4) is een extreem stabiele lithiumchemie in vergelijking met bijna alle andere lithiumchemie. De batterij is geassembleerd met een van nature veilig kathodemateriaal (ijzerfosfaat). In vergelijking met andere lithiumchemicaliën bevordert ijzerfosfaat een sterke moleculaire binding, die bestand is tegen extreme oplaadomstandigheden, de levensduur verlengt en de chemische integriteit gedurende vele cycli behoudt. Dit is wat deze batterijen hun grote thermische stabiliteit, lange levensduur en tolerantie voor misbruik geeft. LiFePO4-batterijen zijn niet vatbaar voor oververhitting, noch worden ze afgevoerd naar 'thermisch weglopen' en worden daarom niet oververhit of ontbranden wanneer ze worden blootgesteld aan rigoureuze verkeerde behandeling of zware omgevingsomstandigheden.
In tegenstelling tot ondergelopen loodzuur en andere batterijchemie, geven lithiumbatterijen geen gevaarlijke gassen af, zoals waterstof en zuurstof. Er is ook geen gevaar voor blootstelling aan bijtende elektrolyten zoals zwavelzuur of kaliumhydroxide. In de meeste gevallen kunnen deze batterijen worden opgeslagen in besloten ruimtes zonder explosiegevaar en voor een goed ontworpen systeem is actieve koeling of ventilatie niet nodig.
Lithiumbatterijen zijn een samenstel dat uit veel cellen bestaat, zoals loodzuurbatterijen en vele andere batterijtypen. Loodzuuraccu's hebben een nominale spanning van 2V / cel, terwijl lithiumbatterijcellen een nominale spanning van 3,2V hebben. Om een 12V-batterij te krijgen, hebt u daarom meestal vier cellen in serie geschakeld. Hierdoor wordt de nominale spanning van een LiFePO4 12,8V. Acht cellen die in serie zijn geschakeld, vormen een 24 V-batterij met een nominale spanning van 25,6 V en zestien cellen die in serie zijn geschakeld, vormen een 48 V-batterij met een nominale spanning van 51,2 V. Deze spanningen werken erg goed met uw typische 12 V, 24 V en 48 V omvormers.
Lithiumbatterijen worden vaak gebruikt om de loodzuurbatterijen direct te vervangen, omdat ze zeer vergelijkbare laadspanningen hebben. Een viercellige LiFePO4-batterij (12,8 V) heeft doorgaans een maximale laadspanning tussen 14,4-14,6 V (afhankelijk van de aanbevelingen van de fabrikant). Wat uniek is aan een lithiumbatterij is dat ze geen absorptielading nodig hebben of gedurende een aanzienlijke tijd in een constante spanningstoestand moeten worden gehouden. Wanneer de batterij de maximale laadspanning bereikt, hoeft deze doorgaans niet meer te worden opgeladen. De ontladingskarakteristieken van LiFePO4-accu's zijn ook uniek. Tijdens het ontladen zullen lithiumbatterijen een veel hogere spanning behouden dan loodzuurbatterijen normaal gesproken onder belasting zouden doen. Het is niet ongebruikelijk dat een lithiumbatterij slechts een paar tienden van een volt laat vallen van een volledige lading tot 75% ontladen. Dit kan het moeilijk maken om te bepalen hoeveel capaciteit is gebruikt zonder batterijbewakingsapparatuur.
Een belangrijk voordeel van lithium ten opzichte van loodzuuraccu's is dat ze geen last hebben van deficit cycling. In wezen is dit wanneer de batterijen niet volledig kunnen worden opgeladen voordat ze de volgende dag weer worden ontladen. Dit is een zeer groot probleem met loodzuuraccu's en kan een aanzienlijke degradatie van de plaat bevorderen als deze herhaaldelijk op deze manier wordt gefietst. LiFePO4-batterijen hoeven niet regelmatig volledig opgeladen te worden. In feite is het mogelijk om de algehele levensverwachting enigszins te verbeteren met een kleine gedeeltelijke lading in plaats van een volledige lading.
Efficiëntie is een zeer belangrijke factor bij het ontwerpen van elektrische zonnesystemen. De round-trip efficiëntie (van vol naar dood en terug naar vol) van de gemiddelde loodzuuraccu is ongeveer 80%. Andere chemie kan nog erger zijn. De energie-efficiëntie van een lithium-ijzerfosfaat-accu is meer dan 95-98%. Dit alleen al is een aanzienlijke verbetering voor systemen die in de winter zonder zonne-energie werken; de brandstofbesparing door het opladen van de generator kan enorm zijn. De absorptieladingstrap van loodzuuraccu's is bijzonder inefficiënt, wat resulteert in rendementen van 50% of zelfs minder. Aangezien lithiumbatterijen geen absorptielading hebben, kan de oplaadtijd van volledig ontladen tot volledig opgeladen slechts twee uur bedragen. Het is ook belangrijk op te merken dat een lithiumbatterij een bijna volledige ontlading kan ondergaan zonder noemenswaardige nadelige effecten. Het is echter belangrijk om ervoor te zorgen dat de afzonderlijke cellen niet te veel ontladen. Dit is de taak van het geïntegreerde Battery Management System (BMS).
De veiligheid en betrouwbaarheid van lithiumbatterijen is een grote zorg, daarom moeten alle assemblages een geïntegreerd batterijbeheersysteem (BMS) hebben. Het BMS is een systeem dat cellen bewaakt, evalueert, balanceert en beschermt tegen operaties buiten het "veilige werkgebied". Het BMS is een essentiële veiligheidscomponent van een lithiumbatterijsysteem, dat de cellen in de batterij bewaakt en beschermt tegen overstroom, onder- / overspanning, onder- / overtemperatuur en meer. Een LiFePO4-cel zal permanent beschadigd raken als de spanning van de cel ooit onder de 2,5 V daalt, het zal ook permanent worden beschadigd als de spanning van de cel stijgt tot meer dan 4,2 V. Het BMS bewaakt elke cel en voorkomt schade aan de cellen bij onder- / overspanning.
Een andere essentiële verantwoordelijkheid van het BMS is om het pakket tijdens het opladen in evenwicht te houden, zodat alle cellen volledig worden opgeladen zonder overladen. De cellen van een LiFePO4-batterij zullen aan het einde van de laadcyclus niet automatisch in evenwicht worden gebracht. Er zijn kleine variaties in de impedantie door de cellen en dus is geen enkele cel 100% identiek. Daarom zullen sommige cellen tijdens het fietsen eerder volledig worden opgeladen of ontladen dan andere. De variantie tussen cellen zal in de loop van de tijd aanzienlijk toenemen als de cellen niet in evenwicht zijn.
In loodzuuraccu's blijft de stroom stromen, zelfs als een of meer van de cellen volledig zijn opgeladen. Dit is een gevolg van de elektrolyse die plaatsvindt in de batterij, waarbij het water zich splitst in waterstof en zuurstof. Deze stroom helpt om andere cellen volledig op te laden, waardoor de lading op alle cellen op natuurlijke wijze in evenwicht wordt gebracht. Een volledig opgeladen lithiumcel heeft echter een zeer hoge weerstand en er zal maar weinig stroom vloeien. De achterblijvende cellen worden daardoor niet volledig opgeladen. Tijdens het balanceren zal het BMS een kleine belasting uitoefenen op de volledig opgeladen cellen, waardoor deze niet overladen en de andere cellen inhalen.
Lithiumbatterijen bieden veel voordelen ten opzichte van andere batterijchemie. Ze zijn een veilige en betrouwbare batterijoplossing, zonder angst voor oververhitting en / of catastrofale meltdown, wat een aanzienlijke mogelijkheid is bij andere lithiumbatterijtypes. Deze batterijen bieden een extreem lange levensduur, en sommige fabrikanten garanderen zelfs batterijen tot 10.000 cycli. Met hoge ontladings- en oplaadsnelheden van meer dan C / 2 continu en een round-trip-efficiëntie tot 98%, is het geen wonder dat deze batterijen grip krijgen in de industrie. Lithium-ijzerfosfaat (LiFePO4) is een perfecte oplossing voor energieopslag.
100% veilige betaling
