CODESOLAR
ENERGIA S.A.
ESC
Elektromobilität Batterien
Lithiumbatterien
LiFePO4 LFP
Baterias Li-Ion litio Ion
CodeSolarEnergia S. A.
Comunicacion Desarrollo Tecnologia Energia Solar
Quito, Ecuador, Sudamerica
Lithium (versiegelt) oder wartungsfrei.
- Sie sind leichter als Bleisäure-Produkte.
- Im Vergleich zu Batterien aus anderen Materialien speichern sie mehr Energie pro Gewicht und in vielen Fällen auch mehr Energie pro Volumen.
Lithium-Ionen-Batterien
Der Markt für Batteriesysteme entwickelt sich sehr schnell. Die Nachfrage nach effizienten Batterien mit hoher Energiedichte wächst. Victron Energy hat die richtige Antwort auf diese Nachfrage: Das Victron Lithium-Ionen-Batteriesystem. Dieses System besteht aus einer sehr modernen Batterie mit einem fortschrittlichen Kontroll- und Sicherheitssystem: dem sogenannten „Battery Management System“ (BMS – Batteriemanagementsystem). Das BMS steuert sowohl das Laden als auch das Entladen, greift bei Überschreitung bestimmter (entscheidender) Werte sofort ein und stellt so die Effizienz der Energieübertragung sicher.
Litium-Ionen-Batterie.
Die Lithium-Ionen-Batterie, auch Li-Ion-Batterie genannt, ist ein Gerät zur Speicherung elektrischer Energie, das ein Lithiumsalz als Elektrolyt verwendet, das die für die reversible elektrochemische Reaktion zwischen Kathode und Anode erforderlichen Ionen bereitstellt.
Die Eigenschaften von Li-Ionen-Batterien wie das geringe Gewicht ihrer Komponenten, ihre hohe Energiekapazität und Entladungsbeständigkeit sowie der geringe Memory-Effekt, den sie aufweisen, oder ihre Fähigkeit, mit einer hohen Anzahl von Regenerationszyklen zu arbeiten, haben dies ermöglicht um leichte, kleine Batterien in verschiedenen Formen und mit hoher Leistung zu entwickeln, die speziell an die Anwendungen der Unterhaltungselektronikindustrie angepasst sind.7 Seit der ersten Kommerzialisierung eines auf Li-Ionen-Technologie basierenden Akkus in den frühen 1990er Jahren ist seine Verwendung in der Industrie immer beliebter geworden Geräte wie Mobiltelefone, elektronische Kalender, Laptops und Musikplayer.
Allerdings erfordern sein schneller Abbau und seine Empfindlichkeit gegenüber hohen Temperaturen, die zu seiner Zerstörung durch Entzündung oder sogar Explosion führen können, in seiner Konfiguration als Verbraucherprodukt die Einbeziehung zusätzlicher Sicherheitsvorrichtungen, was zu höheren Kosten führt, die die begrenzt haben Ausweitung seiner Verwendung auf andere Anwendungen.
Zu Beginn des 21. Jahrhunderts kündigte die Automobilindustrie im Zusammenhang mit den steigenden Kosten für aus Erdöl gewonnene Kraftstoffe die Entwicklung, Verbreitung und Kommerzialisierung von Fahrzeugen mit Elektromotoren auf Basis der Lithium-Ionen-Batterietechnologie an, womit sie ihre Energieabhängigkeit von diesen herstellte Quellen können reduziert werden, während der Ausstoß von Schadstoffen gering gehalten wird.
Nachteile
Trotz aller Vorteile ist diese Technologie nicht das perfekte System zur Energiespeicherung, da sie mehrere Mängel aufweist, wie zum Beispiel:
Durchschnittliche Dauer: hängt von der gespeicherten Ladungsmenge ab, unabhängig von der Nutzung. Sie haben eine Nutzungsdauer von etwa 7 bis 10 Jahren oder mehr, wenn sie mit 40 % ihrer maximalen Ladung gelagert werden (in Wirklichkeit verschlechtert sich jede Batterie, unabhängig von ihrer Technologie, wenn sie ohne Ladung gelagert wird).
Denken Sie nur an den Sulfatierungsprozess, der bei alten Zink-Kohle-Batterien auftrat, als diese vollständig entladen gelagert wurden.)
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Sie unterstützen eine begrenzte Anzahl von Ladungen: zwischen 300 und 2000, genau so viel wie ein Nickel-Cadmium-Akku und mehr als Ni-MH-Akkus, sodass sie nun zunehmend in der Kategorie der Verbrauchsmaterialien berücksichtigt werden.
S.
Sie sind teuer: Ihre Herstellung ist teurer als Ni-Cd und genauso teuer wie Ni-MH, obwohl der Preis derzeit aufgrund der großen Marktdurchdringung und der daraus resultierenden Preissenkung rapide sinkt. Wir können sagen, dass sie in allen Mobiltelefonen und Laptops auf der Welt verwendet werden und dass ihre Verwendung sich weiterhin auf alle Arten von tragbaren Werkzeugen mit geringem Stromverbrauch erstreckt.
Sie können bis zur Explosion überhitzen: Sie bestehen aus brennbaren Materialien, die sie anfällig für Detonationen oder Brände machen. Deshalb ist es notwendig, sie mit elektronischen Schaltkreisen auszustatten, die ihre Temperatur jederzeit kontrollieren.
Schlechtere Kaltarbeitsfähigkeit: Sie bieten bei niedrigen Temperaturen eine geringere Leistung als Ni-Cd- oder Ni-MH-Akkus, was ihre Lebensdauer um bis zu 25 % verkürzt.
Sehr variable Spannung: Da die Schwankung der Zellspannung sehr groß ist, ist es für eine konstante Ausgangsspannung unerlässlich, je nach Anwendung einen kleinen DC/DC-Wandler zu verwenden.
Da die Produktion von Lithiumbatterien voranschreitet, müssen neue Technologien überprüft werden.
Minimaler Memory-Effekt.
Lineare Entladung: Während der Entladung variiert die Spannung stark: Wenn die Nennspannung einer Lithiumzelle 3,6 V beträgt, liegt die maximale Spannung bei etwa 4,2 V, während die empfohlene Mindestspannung 2,5 V beträgt, um eine Tiefentladung der Batterie und eine Reduzierung zu vermeiden seiner Nutzungsdauer. Dies bedeutet, dass die Variation der Zellspannung in Bezug auf den Ladezustand konstant ist. Das heißt, die Steigung der dV/dC-Linie ist konstant (bei grafischer Darstellung ist die Spannung als Funktion der Entladung eine gerade Linie). Dadurch ist es einfacher, den Ladezustand der Batterie genau zu ermitteln.
Lange Lebensdauer in professionellen Batterien für Elektrofahrzeuge. Einige Hersteller geben Daten von mehr als 3.000 Lade-/Entladezyklen für einen Kapazitätsverlust von 20 % bei C/3 an.
Leicht zu erkennen, welche Ladung sie lagern. Messen Sie einfach die Batteriespannung im Ruhezustand. Die gespeicherte Energie ist eine Funktion der gemessenen Spannung.
Sehr niedrige Selbstentladungsrate: Wenn wir eine Batterie lagern, entlädt sie sich nach und nach, auch wenn wir sie nicht verwenden. Bei Ni-MH-Akkus kann diese „Selbstentladung“ mehr als 20 % pro Monat betragen. Bei Li-Ion sind es im gleichen Zeitraum minus 6 %. Viele von ihnen können nach sechs Monaten Ruhe 80 % ihrer Ladung behalten.
Kombinationen
Dabei ist zu berücksichtigen, dass es zahlreiche Kombinationen von Lithium auf dem Markt gibt, die zu vielen unterschiedlichen Eigenschaften führen können. Unter ihnen finden wir:
Polymer-Lithium-Ionen-Batterien,17 bei denen der Hauptunterschied zu gewöhnlichen Lithium-Ionen-Batterien darin besteht, dass der Lithiumsalz-Elektrolyt nicht in einem organischen Lösungsmittel, sondern in einer festen Polymerverbindung wie Polyethylenoxid oder Polyacrylnitril enthalten ist. Die Vorteile von Polymer-Lithium gegenüber Lithium-Ionen sind: geringere Herstellungskosten, Anpassungsfähigkeit an eine Vielzahl von Verpackungsformen, Zuverlässigkeit und Festigkeit.
Lithiumeisenphosphat (LiFePO4), auch bekannt als LFP.18 Im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Ionen-Batterien, in denen LiCoO2 eine der teuersten Komponenten ist, sind Lithiumeisenphosphat-Batterien deutlich günstiger in der Herstellung.
Der Lithiumeisenphosphat-Olivin-Typ. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie bei einmal täglicher Aufladung etwa 10 Jahre halten können. Sie haben nicht nur eine lange Lebensdauer, sondern lassen sich auch sehr schnell aufladen, da sie in nur zwei Stunden 95 % ihrer Kapazität erreichen. Es wird unter anderem von Sony Business Solutions (ESSP-2000)19 vermarktet
Batteriepflege
Diese Akkus haben von allen anderen Technologien den geringsten Memory-Effekt,14 weshalb es notwendig ist, dass nach mehreren unvollständigen Zyklen eine vollständige Kalibrierung des Akkus durchgeführt wird, damit der Memory-Effekt verschwindet. Um ihre Nutzungsdauer zu verlängern, benötigen sie bestimmte Pflege:
Es stimmt nicht, dass es von Vorteil ist, die Batterie regelmäßig entladen zu lassen. Im Gegenteil, es kann die Wirksamkeit beeinträchtigen. Vermeiden Sie am besten, dass die Ladung unter 15 % sinkt.
Es wird empfohlen, sie an einem kühlen Ort (15 °C) aufzubewahren und Hitze zu vermeiden. Sie sind sehr temperaturempfindlich; Wenn man sie der Sonne und Feuchtigkeit aussetzt, verringert sich ihre Leistung.
Bei längerer Lagerung empfiehlt es sich, sie mit einer Zwischenladung (40 %) zu belassen. Ebenso sollten Sie es vermeiden, sie über einen längeren Zeitraum vollständig aufgeladen zu lassen.
Für die Dauer ist die erste Anklage nicht entscheidend und auch nicht erforderlich; Die Leistung eines Lithium-Ionen-Akkus ist bei der ersten Ladung die gleiche wie bei den folgenden. Es ist ein Mythos, der wahrscheinlich von Nickelbatterien übernommen wurde.
Sie müssen mit einem speziellen Ladegerät für diese Technologie aufgeladen werden. Die Verwendung eines falschen Ladegeräts führt zu Schäden am Akku und kann zu einem Brand führen.
Zum Aufladen ist es nicht unbedingt erforderlich, ein spezielles Ladegerät für die Marke und das Modell des Geräts zu verwenden (es ist zwar ideal, aber auch teuer). Es kann jedes hochwertige Ladegerät verwendet werden, das den elektrischen Eigenschaften des Geräts entspricht.
Die meisten heutigen Geräte verfügen über ein intelligentes Verhalten. Mit anderen Worten: Sie können erkennen, wann ihre Akkus vollständig aufgeladen sind, um sie automatisch zu trennen und den Strom zum Rest des Geräts umzuleiten.
Da diese Batterien sehr empfindlich sind, gibt es spezielle feuerfeste Beutel, in denen Sie sie aufbewahren können.
Vorteile
Kommerzieller Li-Ionen-Akku.
Diese Technologie hat sich zur interessantesten ihrer Klasse für den Einsatz in Laptops, Mobiltelefonen und anderen elektrischen und elektronischen Geräten entwickelt. Mobiltelefone, elektronische Tagebücher und sogar neue MP3-Player verfügen dank mehrerer Vorteile über Akkus, die auf dieser Technologie basieren:
Eine hohe Energiedichte: Sie akkumulieren viel mehr Ladung pro Gewichts- und Volumeneinheit.
Geringes Gewicht: Bei gleicher gespeicherter Ladung sind sie weniger schwer und nehmen weniger Volumen ein als der Ni-MH-Typ und viel weniger als die Ni-Cd- und Blei-Typen.
Große Entladungskapazität. Einige auf dem Markt erhältliche Li-Ionen-Akkus – die sogenannten „Lipo“-Lithium-Ionen-Polymer“ (Lithium-Ionen in Polymer)16 – können in weniger als zwei Minuten vollständig entladen werden.
Geringe Dicke: Sie werden in rechteckigen Platten mit einer Dicke von weniger als 5 mm geliefert. Dies macht sie besonders interessant für die Integration in tragbare Geräte, die dünn sein müssen.
Hohe Spannung pro Zelle: Jeder Akku liefert 3,7 Volt, genau wie drei Ni-MH- oder Ni-Cd-Akkus (je 1,2 V).
Standards
Das IEEE hat die Standards festgelegt:20
1625 Laptop-Akkus.
1725 Handy-Akkus
1825-Batterien für Foto- oder Videokameras.
Über Lithiumbatterien
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