Ličio-geležės-fosfato (LiFePO4 arba LFP) akumuliatoriai yra saugiausi iš visų ličio-jono akumuliatorių tipų. Nominali LFP celės įtampa yra 3.2V (švino-rūgštinio akumuliatoriaus 2V/celę). Todėl 12.8V LFP akumuliatorius susideda iš nuosekliai sujungtų keturių celių, o 25.6V akumuliatorius – iš nuosekliai sujungtų aštuonių celių.

Švino-rūgštinio akumuliatoriaus elektrodai pasidengs sulfatų kristalais ir suges, jeigu:

  • Akumuliatorius bus ilgai eksploatuojamas pusiau įkrautame režime (pvz. akumuliatorių baterija yra retai arba iš vis niekada pilnai neįkraunama
  • Ilgam laikui bus paliktas dalinai arba pilnai iškrautoje būsenoje

Tuo tarpu LFP akumuliatorius neprivalo būti pilnai įkrautas ir tai yra pagrindinis jo privalumas, lyginant su švino-rūgštiniu akumuliatoriumi.  Kiti privalumai yra tokie, kad LFP akumuliatoriai gali būti eksploatuojami plačiame aplinkos temperatūros diapazone, turi didelį ciklų skaičių, mažą vidinę varžą ir aukštą naudingumo koeficientą.

Našumas

Autonominėms saulės ir vėjo jėgainėms efektyvus elektros energijos panaudojimas yra vienas iš svarbiausių rodiklių. Švino-rūgštinių akumuliatorių naudingumo koeficientas yra 80%. Tuo tarpu LFP akumuliatorių našumas siekia net 92%. Kai švino-rūgštiniai akumuliatoriai yra iškraunami virš 50% likutinės vertės), įkrovimo proceso našumas sumažėja iki 50% ir daugiau. Tuo tarpu prie tokių pat naudojimo sąlygų LFP akumuliatorių našumas išlieka 90%.

Šiame grafike yra pavaizduota tradicinių švino-rūgštinių akumuliatorių talpos ir iškrovimo srovės priklausomybė. Didėjant iškrovimo srovei mažėja akumuliatoriaus talpa. Kitame grafike pavaizduota ličio akumuliatorių talpos ir iškrovimo srovės priklausomybė. Šie grafikai aiškiai parodo, jog ličio akumuliatorių našumas nepalyginai didesnis.

Išmatavimai ir svoris

Naudojant LFP akumuliatorius, lyginant su tradiciniais švino-rūgštiniais, sutaupysite iki 70% vietos ir turėsite iki 70% mažesnį akumuliatorių baterijos svorį. Pvz., jeigu sukomplektuosite 24V 640 Ah akumuliatorių bateriją iš OPzS celių, gausite 600 kg svorį. Tuo tarpų tokios pat talpos LFP baterija svers tik 180 kg.

Kaina

Lyginant su švino-rūgštiniais akumuliatoriais, LFP baterijos yra gerokai brangesnės. Tačiau, įvertinus LFP akumuliatorių ilgą tarnavimo laiką, kainų skirtumas sumažėja iki nulio ir net sutaupoma. To priežastimi yra faktas, jog per visą LFP baterijos tarnavimo laiką tektų kelis kartus pakeisti tradicinius 12V švino-rūgštinius akumuliatorius. OPzS ir OPzV celės taip pat tarnauja ilgai, panašiai, kaip ir LFP akumuliatoriai, tačiau švino-rūgštinės technologijos atveju labai sudėtinga pasiekti ilgą akumuliatorių tarnavimą dėl eksploatavimo sąlygų apribojimų (iškrovimo gylis, įkrovimo būsena, temperatūra ir pan.).

Toliau pateiktoje lentelėje yra išnagrinėti trys 220 Ah talpos baterijos variantai:

  • 24V 180Ah LFP akumuliatorius (vienas akumuliatorius)
  • 24V 220 Ah AGM akumuliatorių baterija (du akumuliatoriai)
  • 48V 220 Ah AGM akumuliatorių baterija (keturi akumuliatoriai)
220 Ah LiFePO4 180Ah (2x) AGM 220Ah (4x) AGM
C20 4.7 kWh 2.6 kWh 5.2 kWh
C10 4.7 kWh 2.0 kWh 4.0 kWh
C1 4.7 kWh 0.8 kWh 1.6 kWh
5C 4.3 kWh 0.3 kWh 0.6 kWh
Svoris: 55 kg 130 kg 260 kg
Našumas: 92 % 75 % 75 %
Ciklų skaičius: 1500-2500 300-800 300-800
Kaina: 5500 € 4000 € 8000 €

Kiekvienai iš šių baterijų yra nurodytas didžiausias energijos kiekis, kuriuo galima disponuoti prie skirtingų iškrovimo sąlygų (C20, C10, C1 ir 5C). Taip pat nurodyti bendras svoris, naudingumo koeficientas, ciklų skaičius ir kaina.

Kainos yra preliminarios (straipsnio data 2014-01) dvidešimties metų laikotarpiui. Jeigu mums reikalinga 220 Ah talpa, tuomet (2x) AGM 220 Ah baterijos vertinti net neverta. O lyginant LFP ir 48V AGM baterijas, matome, jog už LFP akumuliatorius iš pat pradžių reikėtų sumokėti didelę pinigų sumą ir mainais už tai dvidešimčiai metų pamirštumėte apie juos. Tuo tarpu per tą  laikotarpį tektų kelis kartus pakeisti AGM akumuliatorius ir galų gale permokėtumėte.  Tik niekas nežino kokios bus akumuliatorių kainos ateityje ir kokios naujos technologijos atsiras. Galbūt verta rizikuoti ir pirkti mažiau ilgaamžius pigesnius akumuliatorius bei tikėtis kainų sumažėjimo ateityje. Toks sprendimas nebent gali būti nepatrauklus tiems, kurie stengiasi mažinti vartotojiškumą vieną kartą perkant kokybiškus ir ilgaamžius daiktus.

LFP akumuliatorių įtampa ir celių balansavimas

Svarbu žinoti, jog LiFePO4 akumuliatorius suges, jeigu celės įtampa nukris žemiau už 2.5 V. Tai pat akumuliatorius suges celės įtampai užkilus virš 4.2 V. Švino-rūgštiniai akumuliatoriai taip pat genda, kai yra iškraunami per gyliai, tačiau ne iš karto. Talpos mažėjimas priklauso nuo gylių iškrovimų dažnumo ir laiko, per kurį akumuliatorius yra iškrautoje būsenoje. Tuo tarpu LFP akumuliatorius, neprisilaikant aukščiau paminėtų sąlygų, suges akimirksniu.

Įkrovimo ciklo pabaigoje LFP akumuliatorių celės nėra automatiškai balansuojamos. Visos akumuliatoriaus celės nėra 100% identiškos. Todėl vienos celės greičiau įsikrauna arba išsikrauna ir tarp likusių celių atsiranda įtampų disbalansas . Neišlyginus įtampų, įvyksta akumuliatoriaus talpos sumažėjimas ir celių gedimas. Švino-rūgštiniuose akumuliatoriuose, esant pilnai įkrautoms celėms (nebūtinai visoms), vis tiek tebevyksta įkrovimas, tik labai maža srove. Dėl šios įkrovimo srovės įvyksta vandens skaldymas į vandenilį ir deguonį, bet už tad visos likusios, ne iki galo įkrautos, celės turi galimybę įsikrauti iki 100% ir galu gale celių įtampos išsilygina. Tuo tarpu įkrautų LFP akumuliatorių įkrovimo srovė yra artima nuliui ir ne iki galo įkrautos celės neturi galimybės įsikrauti iki 100%. Su laiku įtampų skirtumas pasidaro toks didžiulis, jog vienos celės sugenda dėl persikrovimo, o kitos dėl pernelyg žemos įtampos. Todėl įsigyjant LFP akumuliatorius, būtina kartu įsigyti ir akumuliatorių valdymo sistemą, kuri balansuoja celes bei valdo visą įkrovimo / iškrovimo procesą. Šios įrangos dėka vartotojui nebereikia rūpintis aukščiau aprašytais reiškiniais.

LFP akumuliatorių trūkumai

Be visų išvardintų privalumų, ličio akumuliatoriai turi ir trūkumų. Celių balansavimo poreikis ir įtampų stebėjimo būtinybė jau buvo aprašyti. Tik dar reikia paminėti, jog  suveikus žemos įtampos apsaugai, būtina ilgai nedelsiant pasirūpinti akumuliatorių įkrovimu, nes pačios elektros sistemos įranga vis tiek eikvos akumuliatoriuose sukauptą energiją ir jeigu leisite, kad akumuliatorius išsikrautų iki nulio, jis suges. Suveikus apsaugai, 100 Ah talpos akumuliatorius dar turi 1Ah rezervą (200 Ah akumuliatorius – 2 Ah rezervą). Išsekus šiam rezervui net 10 mA dydžio iškrovimo srovė per aštuonias dienas gali negrįžtamai sugadinti 200 Ah talpos akumuliatorių.

Kitas trūkumas, tai akumuliatorių įkrovimo apribojimas žemoje aplinkos temperatūroje. LFP akumuliatoriuose sukaupta elektros energija galima naudotis plačiame temperatūros diapazone – nuo -20 C iki + 50 C, tačiau krauti šiuos akumuliatorius leistina tik teigiamoje temperatūroje. Įkrovimas privalo būti sustabdytas, jeigu aplinkos temperatūra nukrenta žemiau 0 C. Todėl, LiFePO4 akumuliatorius, naudojant su autonominėmis jėgainėmis, būtina laikyti patalpoje, kurioje aplinkos temperatūra niekad nenukrenta žemiau 0 C.

Mūsų ličio akumuliatorių, skirtų laivams, valtimis, karavanams bei atsinaujinančių elektros energijos šaltinių sistemoms, pasiūlymus, galite pamatyti apsilankę el. parduotuvėje.

Jeigu norite palikti komentarą po šiuo straipsniu, rinkitės vieną iš galimų komentavimo sistemų (Facebook arba Disqus):


Komentarai

Kategorijos: Akumuliatoriai

Susiję įrašai

Akumuliatoriai

Akumuliatorių įtampų balansavimas

Konkretaus gamintojo ir tipo akumuliatoriai nėra visiškai identiški. Neįmanoma pagaminti absoliučiai vienodų akumuliatorių, kad jų celių arba nuosekliai / lygiagrečiai sujungtų akumuliatorių grupės vidinė varža nesiskirtų. Net tos pačios partijos akumuliatorių vidinė varža skiriasi. Dėl Plačiau ...

Akumuliatoriai

Autonominėse jėgainėse naudojami akumuliatoriai

Žmonės dažnai klausia kokius akumuliatorius tikslingiausia naudoti autonominėse saulės ir vėjo jėgainėse.  Svarsto pasirinkti automobilinius akumuliatorius, domisi ar pasirinkti aptarnaujamus švino-rūgštinius akumuliatorius su skystu elektrolitu, neaptarnaujamus arba  hermetinius (VRLA) želinius, ar AGM (Absorbed Glass Mat) technologijos akumuliatorius. Plačiau ...

Akumuliatoriai

Kokius akumuliatorius rinktis geriau?

Esame parašę kelis straipsnius apie akumuliatorius ir jų panaudojimą autonominėse saulės ir vėjo jėgainėse arba jėgainėse su papildoma akumuliatoriuose akumuliuota elektros energija. Atrodytų viskas yra aišku, tačiau mūsų klientams vis dar sudėtinga vienareikšmiškai nuspręsti kokius Plačiau ...