Mae batris lithiwm yn sefyll ar wahân i gemegwyr batri eraill oherwydd eu dwysedd ynni uchel a'u cost isel fesul cylch. Fodd bynnag, mae "batri lithiwm" yn derm amwys. Mae tua chwe fferyllydd cyffredin o fatris lithiwm, pob un â'u manteision a'u hanfanteision unigryw eu hunain. Ar gyfer ceisiadau ynni adnewyddadwy, y prif gemeg yw Ffosffad Haearn Lithiwm (LiFePO4). Mae gan y cemeg hwn ddiogelwch rhagorol, gyda sefydlogrwydd thermol mawr, sgoriau cyfredol uchel, bywyd cylch hir, a goddefgarwch i gam-drin.
Mae Lithiwm Iron Ffosffad (LiFePO4) yn gemeg lithiwm sefydlog iawn o'i gymharu â bron pob fferyllydd lithiwm arall. Mae'r batri wedi'i ymgynnull gyda deunydd cathod sy'n ddiogel yn naturiol (ffosffad haearn). O'i gymharu â chemegwyr lithiwm eraill, mae ffosffad haearn yn hyrwyddo bond moleciwlaidd cryf, sy'n gwrthsefyll amodau codi tâl eithafol, yn ymestyn bywyd beicio, ac yn cynnal uniondeb cemegol dros lawer o gylchoedd. Dyma sy'n rhoi eu sefydlogrwydd thermol mawr i'r batris hyn, bywyd cylch hir, a goddefgarwch i gam-drin.
Nid yw batris LiFePO4 yn dueddol o orboethi, ac nid ydynt yn cael eu gwaredu i 'redeg thermol' ac felly nid ydynt yn gorboethi nac yn tanio pan fyddant yn destun cam-drin trwyadl neu amodau amgylcheddol llym. Yn wahanol i asid plwm a chemegwyr batri eraill, nid yw batris Lithiwm yn mentro nwyon peryglus fel hydrogen ac ocsigen. Nid oes perygl ychwaith o ddod i gysylltiad ag electrolytau cain fel asid sylffwrig neu potasiwm hydrocsid. Yn y rhan fwyaf o achosion, gellir storio'r batris hyn mewn ardaloedd cyfyngedig heb y risg o ffrwydrad ac ni ddylai system sydd wedi'i chynllunio'n briodol fod angen oeri neu fentro'n weithredol.
Mae batris lithiwm yn gynulliad sy'n cynnwys llawer o gelloedd, fel batris asid plwm a llawer o fathau eraill o fatri. Mae gan fatris asid plwm foltedd enwol o 2V/cell, tra bod gan gelloedd batri lithiwm foltedd enwol o 3.2V. Felly, er mwyn cyflawni batri 12V, fel arfer bydd gennych bedair cell wedi'u cysylltu mewn cyfres. Bydd hyn yn gwneud foltedd enwol LiFePO4 12.8V. Mae wyth cell sy'n gysylltiedig mewn cyfres yn gwneud batri 24V gyda foltedd enwol o 25.6V ac un ar bymtheg o gelloedd sy'n gysylltiedig mewn cyfres yn gwneud batri 48V gyda foltedd enwol o 51.2V. Mae'r folteddau hyn yn gweithio'n dda iawn gyda'ch gwrthdröydd 12V, 24V, a 48V arferol.
Defnyddir batris lithiwm yn aml i ddisodli'r batris asid plwm yn uniongyrchol oherwydd bod ganddynt folteddau gwefru tebyg iawn. Fel arfer, bydd gan Batri LiFePO4 pedair cell (12.8V), foltedd tâl uchaf rhwng 14.4-14.6V (yn dibynnu ar argymhellion y gweithgynhyrchwyr). Yr hyn sy'n unigryw i batri lithiwm yw nad oes angen tâl amsugno arnynt na'u cadw mewn cyflwr foltedd cyson am gyfnodau sylweddol o amser.
Fel arfer, pan fydd y batri'n cyrraedd y foltedd tâl uchaf, nid oes angen ei godi mwyach. Mae nodweddion rhyddhau batris LiFePO4 hefyd yn unigryw. Wrth ei ryddhau, bydd batris lithiwm yn cynnal foltedd llawer uwch na batris asid plwm a fyddai fel arfer yn cael eu llwytho. Nid yw'n anghyffredin i fatri lithiwm ollwng dim ond ychydig o ddegfed o folt o dâl llawn i 75% a ryddhawyd. Gall hyn ei gwneud yn anodd dweud faint o gapasiti sydd wedi'i ddefnyddio heb offer monitro batri.
Mantais sylweddol o lithiwm dros fatris asid plwm yw nad ydynt yn dioddef o feicio diffyg. Yn y bôn, dyma pryd na ellir codi'r batris yn llawn cyn cael eu rhyddhau eto y diwrnod canlynol. Mae hon yn broblem fawr iawn gyda batris asid plwm a gall hyrwyddo diraddio plât sylweddol os caiff ei gylchu dro ar ôl tro yn y modd hwn. Nid oes angen codi batris LiFePO4 yn llawn yn rheolaidd. Yn wir, mae'n bosibl gwella disgwyliad oes cyffredinol ychydig gyda thâl rhannol bach yn hytrach na thâl llawn. Mae effeithlonrwydd yn ffactor pwysig iawn wrth ddylunio systemau trydan solar. Mae effeithlonrwydd y daith o amgylch (o'r llawn i'r marw ac yn ôl i'r llawn) o'r batri asid plwm cyfartalog tua 80%. Gall cemegwyr eraill fod hyd yn oed yn waeth. Mae effeithlonrwydd ynni taith rownd batri Ffosffad Haearn Lithiwm ar i fyny o 95-98%. Mae hyn yn unig yn welliant sylweddol i systemau sy'n newynu pŵer solar yn ystod y gaeaf, gall yr arbedion tanwydd o godi tâl am gynhyrchwyr fod yn aruthrol.
Mae cam tâl amsugno batris asid plwm yn arbennig o aneffeithlon, gan arwain at arbedion effeithlonrwydd o 50% neu hyd yn oed yn llai. O ystyried nad yw batris lithiwm yn amsugno tâl, gall yr amser codi tâl o'i ryddhau'n llwyr i fod yn gwbl lawn fod cyn lleied â dwy awr. Mae hefyd yn bwysig nodi y gall batri lithiwm gael ei ryddhau bron yn gyflawn fel y'i graddiwyd heb effeithiau andwyol sylweddol.
Fodd bynnag, mae'n bwysig sicrhau nad yw'r celloedd unigol yn gor-ryddhau. Dyma waith y System Rheoli Batri integredig (BMS). Mae diogelwch a dibynadwyedd batris lithiwm yn bryder mawr, felly dylai fod gan bob cynulliad System Rheoli Batri integredig (BMS). Mae'r BMS yn system sy'n monitro, yn gwerthuso, yn cydbwyso ac yn diogelu celloedd rhag gweithredu y tu allan i'r "Ardal Weithredu Ddiogel". Mae'r BMS yn elfen ddiogelwch hanfodol o system batri lithiwm, gan fonitro a diogelu'r celloedd o fewn y batri yn erbyn dros foltedd presennol, o dan/drosodd, o dan/dros dymheredd a mwy.
Bydd cell LiFePO4 yn cael ei difrodi'n barhaol os bydd foltedd y gell byth yn gostwng i lai na 2.5V, bydd hefyd yn cael ei ddifrodi'n barhaol os bydd foltedd y gell yn cynyddu i fwy na 4.2V. Mae'r BMS yn monitro pob cell a bydd yn atal difrod i'r celloedd yn achos foltedd o dan/drosodd. Cyfrifoldeb hanfodol arall y BMS yw cydbwyso'r pecyn wrth godi tâl, gan warantu bod pob cell yn cael tâl llawn heb ordalu. Ni fydd celloedd batri LiFePO4 yn cydbwyso'n awtomatig ar ddiwedd y cylch codi tâl. Mae ychydig o amrywiadau yn y diffyg amynedd drwy'r celloedd ac felly nid oes unrhyw gell 100% yn union yr un fath.
Felly, pan gaiff ei gylchu, bydd rhai celloedd yn cael eu gwefru neu eu rhyddhau'n llawn yn gynharach nag eraill. Bydd yr amrywiant rhwng celloedd yn cynyddu'n sylweddol dros amser os nad yw'r celloedd yn gytbwys. Mewn batris asid plwm, bydd y presennol yn parhau i lifo hyd yn oed pan fydd un neu fwy o'r celloedd yn cael eu codi'n llawn. Mae hyn yn ganlyniad i'r electrolysis sy'n digwydd o fewn y batri, y dŵr yn hollti'n hydrogen ac ocsigen. Mae'r cerrynt hwn yn helpu i godi celloedd eraill yn llawn, gan gydbwyso'r tâl ar bob cell yn naturiol.
Fodd bynnag, bydd gan gell lithiwm wedi'i chodi'n llawn ymwrthedd uchel iawn ac ychydig iawn o gyfredol fydd yn llifo. Felly, ni chodir tâl llawn ar y celloedd llusgo. Wrth gydbwyso, bydd y BMS yn defnyddio llwyth bach i'r celloedd a godir yn llawn, gan ei atal rhag gordalu a chaniatáu i'r celloedd eraill ddal i fyny. Mae batris lithiwm yn cynnig llawer o fanteision dros gemegwyr batri eraill. Maent yn ateb batri diogel a dibynadwy, heb ofni rhedeg thermol a/neu felltith trychinebus, sy'n bosibilrwydd sylweddol o fathau eraill o fatri lithiwm. Mae'r batris hyn yn cynnig bywyd beicio hir iawn, gyda rhai gweithgynhyrchwyr hyd yn oed yn gwarantu batris am hyd at 10,000 o gylchoedd. Gyda chyfraddau rhyddhau ac ailwefru uchel i fyny o C/2 yn barhaus ac effeithlonrwydd taith o hyd at 98%, nid yw'n syndod bod y batris hyn yn cael eu tynnu o fewn y diwydiant. Mae Ffosffad Haearn Lithiwm (LiFePO4) yn ateb storio ynni perffaith.
