Litijske baterije zaradi visoke energijske gostote in nizkih stroškov na cikel stojijo ločeno od drugih baterijskih kemij. Vendar pa je »litijev akumulator« nedvomen izraz. Obstaja približno šest skupnih kemij litijevih baterij, vse z lastnimi edinstvenimi prednostmi in slabostmi. Za uporabo energije iz obnovljivih virov je prevladujoča kemija litijev železov fosfat (LiFePO4). Ta kemija ima odlično varnost, z veliko toplotno stabilnostjo, visokimi trenutnimi ocenami, dolgo življenjsko dobo cikla in strpnost do zlorabe.
Litijev železov fosfat (LiFePO4) je izjemno stabilna litijevska kemija v primerjavi s skoraj vsemi drugimi litijevimi kemijami. Baterija je sestavljiva z naravno varnim katodnim materialom (železov fosfat). V primerjavi z drugimi litijevimi kemijami železov fosfat spodbuja močno molekularno vez, ki vzdrži ekstremne pogoje polnjenja, podaljša življenjsko dobo cikla in ohranja kemijsko celovitost v številnih ciklih. To je tisto, kar daje tem baterijam njihovo veliko toplotno stabilnost, dolgo življenjsko dobo cikla in strpnost do zlorabe.
Baterije liFePO4 niso podvržene segrevanju, prav tako se ne odlagajo na "toplotno beganje" in zato ne segrejejo ali se vžgejo, kadar so podvrženi strogim neskladjem ali strogim okoljskim razmeram. Za razliko od poplavljene svinčnikove kisline in drugih akumulatorskih kemij, litijske baterije ne izpihajo nevarnih plinov, kot sta vodik in kisik. Prav tako ni nevarnosti izpostavljenosti kavstičnim elektrolitim, kot so žveplova kislina ali kalijev hidroksid. V večini primerov se lahko te baterije shranjujejo v zaprtih prostorih brez tveganja eksplozije in pravilno zasnovan sistem ne bi smel zahtevati aktivnega hlajenje ali odtok.
Litijske baterije so sklop, sestavljen iz številnih celic, kot so svinče-kislinske baterije in številne druge vrste baterij. Svinčeva kislinska baterija ima nazivno napetost 2V/celico, litijevih baterijskih celic pa nominalna napetost 3,2V. Če želite doseči 12V baterijo, boste običajno imeli štiri celice povezane v seriji. Tako bo nazivna napetost LiFePO4 12,8V. Osem celic, povezanih v seriji, naredi 24V baterijo z nominalno napetostjo 25,6V in šestnajst celic, povezanih v seriji, naredijo 48V baterijo z nominalno napetostjo 51,2V. Te napetosti delujejo zelo dobro s tipičnimi 12V, 24V in 48V inverters.
Litijske baterije se pogosto uporabljajo za neposredno zamenjavo svin-kislih baterij, ker imajo zelo podobne polnilne napetosti. Štiricelična Baterija LiFePO4 (12.8V), bo običajno imela največjo napetost polnjenja med 14,4-14,6V (odvisno od priporočil proizvajalcev). Tisto, kar je edinstveno za litijsko baterijo, je, da ne potrebujejo absorpcijnega naboja ali da jih imajo v stalnem napetostnem stanju za znatna časovna obdobja.
Običajno, ko baterija doseže največjo napolnitveno napetost, je ni več treba polniti. Edinstvene so tudi značilnosti praznjenja LiFePO4 baterij. Med praznjenjem bodo litijske baterije ohranile veliko večjo napetost, kot bi jo običajno obremenile baterije s svinčniki. Ni nič neobičajnega, da litijska baterija spusti le nekaj desetinj voltov iz polnega naboja na 75% izpuščenih. To lahko otežuje, da se pove, koliko zmogljivosti je bilo uporabljeno brez opreme za spremljanje baterije.
Pomembna prednost litija pred svinče-kislimi baterijami je, da ne trpijo zaradi deficita kolesarjenje. V bistvu, to je, ko baterije ni mogoče v celoti napolniti, preden se ponovno izpusti naslednji dan. To je zelo velik problem s svin-kisline baterije in lahko spodbuja znatno razgradnja plošč, če večkrat ciklira na ta način. LiFePO4 baterij ni treba redno polniti. Pravzaprav je mogoče nekoliko izboljšati celotno življenjsko dobo z rahlo delnim polnjenjem namesto polnega naboja. Učinkovitost je zelo pomemben dejavnik pri načrtovanju sončnih električnih sistemov. Učinkovitost okroglega potovanja (od polnega do mrtvega in nazaj v polno) povprečne baterije svinčene kisline je približno 80%. Druge kemije so lahko še slabše. Energetska učinkovitost litijevega železa fosfata je 95-98%. Samo to je pomembno izboljšanje za sisteme, ki stradajo od sončne energije pozimi, prihranki goriva pred polnjenjem generatorja so lahko velikan.
Stopnja absorpcije akumulatorjev s svinčnikom je še posebej neučinkovita, kar ima za posledico učinkovitost 50% ali celo manj. Glede na to, da litijevih baterij ne absorbcijo polnjenja, je čas polnjenja od popolnoma izpuščen do popolnoma poln lahko kar dve uri. Pomembno je tudi vedeti, da litijev akumulator lahko opravi skoraj popoln izpust, kot je ocenjeno brez pomembnih škodljivih učinkov.
Vendar pa je pomembno, da se prepričajte, da posamezne celice ne čez izpust. To je naloga integriranega sistema za upravljanje baterij (BMS). Varnost in zanesljivost litijevih baterij je velika skrb, zato morajo imeti vsi sklopi integriran sistem upravljanja baterij (BMS). BMS je sistem, ki spremlja, ocenjuje, uravnoveša in ščiti celice pred delovanjem zunaj "Varnega operacijskega območja". BMS je bistvena varnostna komponenta litijevega baterijskega sistema, ki spremlja in ščiti celice znotraj baterije pred tokom, pod/nad napetostjo, pod/nad temperaturo in še več.
Celica LiFePO4 bo trajno poškodovana, če napetost celice kdaj pade na manj kot 2,5V, bo tudi trajno poškodovana, če se napetost celice poveča na več kot 4,2V. BMS spremlja vsako celico in preprečuje poškodbe celic v primeru pod/nad napetostjo. Druga bistvena odgovornost BMS je uravnoteženje pakiranja med polnjenjem, ki vsem celicam zagotavlja polno polnjenje brez čezmanjnega polnjenja. Celice baterije LiFePO4 se ne bodo samodejno uravnotežile na koncu cikla polnjenja. Obstajajo rahlo variacije impedance skozi celice in tako nobena celica ni 100% enaka.
Zato bodo nekatere celice ob ciklu v celoti napolnjene ali izpuščene prej kot druge. Odstopanje med celicami se bo s časom znatno povečalo, če celice niso uravnotežene. V baterijah s svinčenimi kislinami bo tok še naprej tekoč tudi takrat, ko je ena ali več celic v celoti napolnjene. To je rezultat elektrolize, ki poteka znotraj baterije, voda se cepi na vodik in kisik. Ta tok pomaga v celoti napolnijo druge celice in tako naravno izravnati naboj na vseh celicah.
Vendar pa bo popolnoma napolnjena litijev celica imela zelo visoko odpornost in zelo malo toka bo teklo. Zamujajoče celice zato ne bodo v celoti napolnjene. Med izravnavanjem BMS bo na polno napolnjene celice uporabila majhno obremenitev, s tem pa preprečila, da bi se prenapolnila in drugim celicam omogočila dohitevanje. Litijske baterije ponujajo veliko prednosti pred drugimi baterijami kemije. So varna in zanesljiva raztopina baterije, brez strahu pred toplotno pobeglim in/ali katastrofalnim taljenjem, kar je pomembna možnost tudi pri drugih vrstah litijevih baterij. Te baterije ponujajo izjemno dolgo življenjsko dobo cikla, nekateri proizvajalci pa celo jamčijo baterije za do 10.000 ciklov. Z visokimi stopnjami praznjenja in polnjenja navzgor od C/2 neprekinjeno in povratno učinkovitost do 98%, ni čudno, da te baterije pridobivajo vleko v industriji. Litijev železov fosfat (LiFePO4) je odlična rešitev za shranjevanje energije.
