Статии

LiFePO4 батерия – основната батерия за слънчево осветление

Време: 2021-11-03 Хитове : 25

LiFePO4 батерия – основната батерия за слънчево осветление

С все повече и повече големи икономики в света, стремящи се амбициозно към глобалните цели за въглероден неутралитет около средата на века, ние виждаме възходящи тенденции в търсенето на слънчеви улични и прожектори като достъпно решение за осветяване на частни имоти, улици и обществени пространства с ефективни LED светлини.

Акумулаторните батерии са един от най-важните компоненти за надеждността на слънчевото осветление. Всички знаем, че позиционирането на слънчевия панел за пълно излагане на слънце е важно за ефективността на слънчевата система. Това е важно, но неговата ефективност зависи и от качеството на батериите в слънчевата система. Видът и състоянието на батериите определят колко дълго слънчевите панели със същия размер се нуждаят от излагане на слънце. Някои батерии може да се нуждаят само от четири часа слънце и ще предлагат да светят през цялата нощ. Други може да се нуждаят от цял ден слънчева светлина.

В тази статия ще разгледаме видовете акумулаторни батерии за слънчево осветление. Какви са те и плюсовете и минусите на тези батерии, за да ви помогнем да разберете предимствата и недостатъците на тези батерии.

Ni-Cd, Ni-MH и литиево-йонни са трите основни типа акумулаторни батерии, използвани в момента.

Ni-Cd, никел-кадмий. Състои се от никел и кадмий, сепаратор и алкален. Това бяха най-популярните презареждащи се батерии за преносими устройства през 1990-те години на миналия век, но постепенно се премахват, защото съдържат тежък метален кадмий, който причинява щети на околната среда. Няма да го описваме подробно в тази статия.

Ni-MH батерията е много подобна на никел-кадмиевата батерия, но се състои от никелов хидроксид като положителни електроди, водородни абсорбиращи сплави (връзки) като отрицателни електроди и алкален електролит от калиев хидроксид. Клетъчното напрежение на Ni-MH батерията е 1.2V, а напрежението на зареждане е около 1.6V на клетка. С това ниско напрежение на клетка, производителите трябва да комбинират множество клетки, за да изградят батерии, за да увеличат напрежението си, което прави недостатъчно компактни по размер и не е рентабилно. Недостатъкът на Ni-MH батерията е нейната висока скорост на саморазреждане. Ако оставите напълно заредена Ni-MH батерия за няколко месеца, тя ще загуби по-голямата част от заряда си. Типичната Ni-MH батерия може да загуби от 4-20% от заряда си само през първия ден и след това скоростта на саморазреждане пада до около 1% на ден в зависимост от температурата на околната среда.

Литиевата батерия за слънчеви улични светлини стават все по-масово решение. Всички знаем, че литиевите батерии все още са много скъпи, като се имат предвид други типове, но е справедливо да се каже, че те станаха много по-достъпни за интегриране на слънчево улично осветление. През последните 6 години цената на литиевата батерия спадна с почти 80%. Има различни видове литиеви батерии, които могат да се използват за системи за слънчево осветление. Нашият опит показа, че определено най-доброто решение за слънчево осветление е батерията LiFePO4.

Литиево-йонната (литиево-йонна) в момента е най-разпространеният тип акумулаторна батерия за много преносими и базирани на слънчева енергия продукти. Старият стил на литиеви батерии използва метален литий, но поради проблемите с нестабилността и безопасността в днешно време вместо това се използват литиеви йони. Литиево-йонните батерии имат по-големи предимства на висока енергийна плътност и ниска поддръжка в сравнение с Ni-Cd и Ni-MH, което ги прави най-доброто решение за продукти за слънчево осветление и други електронни устройства или превозни средства.

Най-често срещаните видове литиево-йонни батерии са литиево-кобалтови, литиево-манганови, литиево-фосфатни и NMC (литиево-никел-манганово-кобалтов оксид). Всяка от тези литиево-йонни батерии използва различни катодни материали, така че всеки от тях има различни плюсове и минуси. Li-кобалтовите батерии се използват широко в потребителската електроника, докато литиево-фосфатните батерии се използват в електрически превозни средства, преносимо осветление и слънчево осветление.

Структура на литиево-йонната батерия. Източник – http://electronicdesign.com

Литиево-желязо фосфатни батерии

Литиево-желязо-фосфатните батерии са по-безопасни от литиево-кобалтовите и литиево-мангановите батерии и имат по-дълъг живот и могат да управляват по-високи токове. Въпреки това, недостатъкът на LiFePO4 батериите е, че имат един от най-ниските капацитети от всички видове литиево-йонни батерии. Въпреки че е по-нисък в сравнение с други видове литиево-йонни батерии, той е чудесен за слънчеви улични лампи или прожектори, които не изискват огромно количество електричество за захранване на системата.

Предимства на литиево-йонната батерия

Литиево-йонните батерии имат висока енергийна плътност, по-висока от Ni-MH, два пъти по-висока от Ni-Cd и повече от три пъти по-висока от оловно-киселинните батерии.
Литиево-йонните батерии имат ниска степен на саморазреждане
Литиево-йонните батерии не развиват ефект на памет;
Литиево-йонните батерии практически не изискват поддръжка, което е особено полезно за слънчево осветление;
Литиево-йонните батерии са безопасни за околната среда, без да съдържат токсични вещества;
Поради високата енергийна плътност, литиево-йонните батерии имат малко тегло и малък размер.
Литиево-йонните батерии позволяват бързо зареждане до пълен капацитет;
Безопасност – литиево-фосфатните батерии имат много добра термична и химическа стабилност.

Недостатъци на литиево-йонната батерия

Литиево-йонните батерии имат високи производствени разходи, което води до високи продажни цени.
Литиево-йонните батерии изискват защитни вериги за ограничаване на напрежението и тока и осигуряване на по-добра безопасност;
Някои литиево-йонни батерии като литиево-фосфатни осигуряват ниска степен на разреждане;

Таблица за сравнение на специфичната енергия за акумулаторна батерия