ලිතියම් බැටරි ඒවායේ අධික ශක්ති ඝනත්වය සහ චක්‍රයකට අඩු පිරිවැය හේතුවෙන් අනෙකුත් බැටරි රසායනයන්ගෙන් වෙන්ව පවතී. කෙසේ වෙතත්, "ලිතියම් බැටරි" යනු අපැහැදිලි යෙදුමකි. ලිතියම් බැටරි වල පොදු රසායන විද්යාව හයක් පමණ ඇත, සියල්ලටම ආවේණික වාසි සහ අවාසි ඇත. පුනර්ජනනීය බලශක්ති යෙදුම් සඳහා, ප්‍රමුඛ රසායනය වන්නේ ලිතියම් යකඩ පොස්පේට් (LiFePO4) ය. මෙම රසායන විද්‍යාවට විශිෂ්ට තාප ස්ථායීතාවයක්, ඉහළ ධාරා ශ්‍රේණිගත කිරීම්, දිගු චක්‍රීය ආයු කාලයක් සහ අපයෝජනයට ඔරොත්තු දීමේ හැකියාව සහිත විශිෂ්ට ආරක්ෂාවක් ඇත.
ලිතියම් යකඩ පොස්පේට් (LiFePO4) යනු අනෙකුත් සියලුම ලිතියම් රසායනයන් හා සසඳන විට අතිශය ස්ථායී ලිතියම් රසායනයකි. බැටරිය ස්වභාවිකව ආරක්ෂිත කැතෝඩ ද්රව්ය (යකඩ පොස්පේට්) සමඟ එකලස් කර ඇත. අනෙකුත් ලිතියම් රසායනයන් හා සසඳන විට යකඩ පොස්පේට් ශක්තිමත් අණුක බන්ධනයක් ප්‍රවර්ධනය කරයි, එය ආන්තික ආරෝපණ තත්වයන්ට ඔරොත්තු දෙන, චක්‍රීය ආයු කාලය දීර්ඝ කරයි, සහ බොහෝ චක්‍ර පුරා රසායනික අඛණ්ඩතාව පවත්වා ගනී. මෙම බැටරි වලට ඔවුන්ගේ විශිෂ්ට තාප ස්ථායීතාවය, දිගු චක්‍ර ආයු කාලය සහ අපයෝජනයට ඔරොත්තු දීමේ හැකියාව ලබා දෙන්නේ මෙයයි. LiFePO4 බැටරි අධික උනුසුම් වීමට ඉඩ නොතබන අතර ඒවා 'තාප ධාවන' වලට බැහැර නොකරයි, එබැවින් දැඩි වැරදි ලෙස හැසිරවීමට හෝ දරුණු පාරිසරික තත්ත්වයන්ට යටත් වූ විට අධික ලෙස රත් වීම හෝ දැල්වීම සිදු නොවේ.
ගංවතුර ඇති ඊයම් අම්ලය සහ අනෙකුත් බැටරි රසායන විද්යාව මෙන් නොව, ලිතියම් බැටරි හයිඩ්‍රජන් සහ ඔක්සිජන් වැනි භයානක වායූන් පිට නොකරයි. සල්ෆියුරික් අම්ලය හෝ පොටෑසියම් හයිඩ්‍රොක්සයිඩ් වැනි කෝස්ටික් විද්‍යුත් විච්ඡේදකවලට නිරාවරණය වීමේ අනතුරක් ද නැත. බොහෝ අවස්ථාවන්හීදී, මෙම බැටරි පුපුරා යාමේ අවදානමකින් තොරව සීමිත ප්රදේශ වල ගබඩා කළ හැකි අතර නිසි ලෙස නිර්මාණය කරන ලද පද්ධතියක් ක්රියාකාරී සිසිලනය හෝ වාතාශ්රය අවශ්ය නොවේ.
ලිතියම් බැටරි යනු ඊයම්-අම්ල බැටරි සහ වෙනත් බොහෝ බැටරි වර්ග වැනි බොහෝ සෛල වලින් සමන්විත එකලස් කිරීමකි. ඊයම් අම්ල බැටරි වල නාමික වෝල්ටීයතාව 2V/සෛලයක් ඇති අතර ලිතියම් බැටරි සෛල නාමික වෝල්ටීයතාව 3.2V වේ. එමනිසා, 12V බැටරියක් ලබා ගැනීම සඳහා ඔබට සාමාන්යයෙන් සෛල හතරක් ශ්‍රේණියකට සම්බන්ධ කර ඇත. මෙය LiFePO4 12.8V නාමික වෝල්ටීයතාවයක් බවට පත් කරයි. ශ්‍රේණියකට සම්බන්ධ කර ඇති සෛල අටක් 25.6V නාමික වෝල්ටීයතාවයක් සහිත 24V බැටරියක් සාදන අතර ශ්‍රේණියකට සම්බන්ධ කර ඇති සෛල 16ක් 51.2V නාමික වෝල්ටීයතාවයකින් යුත් 48V බැටරියක් සාදයි. මෙම වෝල්ටීයතා ඔබේ සාමාන්‍ය 12V, 24V, සහ 48V ඉන්වර්ටර් සමඟ ඉතා හොඳින් ක්‍රියා කරයි.
ලිතියම් බැටරි බොහෝ විට ඊයම්-අම්ල බැටරි සෘජුවම ආදේශ කිරීම සඳහා භාවිතා කරනුයේ ඒවාට ඉතා සමාන ආරෝපණ වෝල්ටීයතා ඇති බැවිනි. සෛල හතරක LiFePO4 බැටරියක් (12.8V), සාමාන්යයෙන් 14.4-14.6V අතර උපරිම ආරෝපණ වෝල්ටීයතාවයක් ඇත (නිෂ්පාදකයන්ගේ නිර්දේශ මත පදනම්ව). ලිතියම් බැටරියක ඇති සුවිශේෂත්වය නම් ඒවාට අවශෝෂණ ආරෝපණයක් අවශ්ය නොවීම හෝ සැලකිය යුතු කාලයක් සඳහා නියත වෝල්ටියතා තත්ත්වයක තබා ගැනීමයි. සාමාන්යයෙන්, බැටරිය උපරිම ආරෝපණ වෝල්ටීයතාවයට ළඟා වූ විට එය තවදුරටත් ආරෝපණය කිරීම අවශ්ය නොවේ. LiFePO4 බැටරිවල විසර්ජන ලක්ෂණ ද අද්විතීය වේ. විසර්ජනය අතරතුර, ලිතියම් බැටරි සාමාන්යයෙන් බරින් පවතින ඊයම්-අම්ල බැටරි වලට වඩා වැඩි වෝල්ටීයතාවයක් පවත්වා ගනී. ලිතියම් බැටරියක් සම්පූර්ණ ආරෝපණයේ සිට 75% දක්වා විසර්ජනය වන වෝල්ට් එකකින් දහයෙන් කිහිපයක් පමණක් පහත වැටීම සාමාන්‍ය දෙයක් නොවේ. බැටරි නිරීක්ෂණ උපකරණ නොමැතිව කොපමණ ධාරිතාවක් භාවිතා කර ඇත්දැයි පැවසීම මෙයට අපහසු විය හැකිය.
ඊයම්-අම්ල බැටරි වලට වඩා ලිතියම් වල සැලකිය යුතු වාසියක් නම් ඒවා හිඟ බයිසිකල් පැදීමෙන් පීඩා නොවිඳීමයි. අත්යවශ්යයෙන්ම, මෙය පසු දින නැවත විසර්ජන කිරීමට පෙර බැටරි සම්පූර්ණයෙන්ම ආරෝපණය කළ නොහැකි විටය. මෙය ඊයම්-අම්ල බැටරි සමඟ ඇති ඉතා විශාල ගැටලුවක් වන අතර මේ ආකාරයෙන් නැවත නැවතත් චක්‍රීය කළහොත් සැලකිය යුතු තහඩු දිරාපත් වීම ප්‍රවර්ධනය කළ හැක. LiFePO4 බැටරි නිතිපතා සම්පූර්ණයෙන්ම ආරෝපණය කිරීම අවශ්ය නොවේ. ඇත්ත වශයෙන්ම, සම්පූර්ණ ආරෝපණයක් වෙනුවට සුළු අර්ධ ආරෝපණයක් සමඟ සමස්ත ආයු අපේක්ෂාව තරමක් වැඩිදියුණු කළ හැකිය.
සූර්ය විදුලි පද්ධති සැලසුම් කිරීමේදී කාර්යක්ෂමතාව ඉතා වැදගත් සාධකයකි. සාමාන්‍ය ඊයම් ඇසිඩ් බැටරියේ වට-ගමන් කාර්යක්ෂමතාව (සම්පූර්ණයෙන් මිය ගොස් නැවත සම්පූර්ණයෙන්) 80% පමණ වේ. අනෙකුත් රසායන විද්යාව ඊටත් වඩා නරක විය හැක. ලිතියම් යකඩ පොස්පේට් බැටරියක වට-ගමන් බලශක්ති කාර්යක්ෂමතාව 95-98% දක්වා ඉහළ යයි. ශීත ඍතුවේ දී සූර්ය බලයෙන් සාගින්නෙන් පෙළෙන පද්ධති සඳහා මෙය පමණක් සැලකිය යුතු දියුණුවක් වන අතර, විදුලි ජනක ආරෝපණයෙන් ඉන්ධන ඉතිරි කිරීම අතිමහත් විය හැකිය. ඊයම්-අම්ල බැටරිවල අවශෝෂණ ආරෝපණ අදියර විශේෂයෙන් අකාර්යක්ෂම වන අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස 50% හෝ ඊටත් අඩු කාර්යක්ෂමතාවයක් ඇත. ලිතියම් බැටරි ආරෝපණ අවශෝෂණය නොවන බව සලකන විට, සම්පූර්ණයෙන්ම විසර්ජනය වීමේ සිට සම්පුර්ණයෙන්ම සම්පූර්ණ වීම දක්වා ආරෝපණ කාලය පැය දෙකක් වැනි කුඩා විය හැක. සැලකිය යුතු අහිතකර බලපෑම් වලින් තොරව ශ්‍රේණිගත කර ඇති පරිදි ලිතියම් බැටරියක් සම්පුර්ණයෙන්ම විසර්ජනයකට ලක් විය හැකි බව සැලකිල්ලට ගැනීම වැදගත්ය. කෙසේ වෙතත්, එක් එක් සෛල අධික ලෙස විසර්ජනය නොවන බවට වග බලා ගැනීම වැදගත්ය. ඒකාබද්ධ බැටරි කළමනාකරණ පද්ධතියේ (BMS) කාර්යය මෙයයි.
ලිතියම් බැටරි වල ආරක්ෂාව සහ විශ්වසනීයත්වය විශාල සැලකිල්ලක් දක්වයි, එබැවින් සියලුම එකලස්කිරීම් සඳහා ඒකාබද්ධ බැටරි කළමනාකරණ පද්ධතියක් (BMS) තිබිය යුතුය. BMS යනු "ආරක්ෂිත මෙහෙයුම් ප්‍රදේශයෙන්" පිටත ක්‍රියා කිරීමෙන් සෛල අධීක්ෂණය, ඇගයීම, සමතුලිත කිරීම සහ ආරක්ෂා කරන පද්ධතියකි. BMS යනු ලිතියම් බැටරි පද්ධතියක අත්‍යවශ්‍ය ආරක්ෂිත අංගයක් වන අතර, බැටරිය තුළ ඇති සෛල අධි ධාරාව, යටතේ/අධි වෝල්ටීයතාව, යටතේ/අධික උෂ්ණත්වය සහ තවත් බොහෝ දේවලට එරෙහිව අධීක්ෂණය සහ ආරක්ෂා කරයි. LiFePO4 සෛලයක වෝල්ටීයතාව 2.5V ට වඩා අඩු වුවහොත් එය ස්ථිරවම හානි වේ, සෛලයේ වෝල්ටීයතාව 4.2V ට වඩා වැඩි වුවහොත් එය ස්ථිරවම හානි වේ. BMS මඟින් සෑම සෛලයක්ම අධීක්ෂණය කරන අතර අඩු/අධි වෝල්ටීයතාවකදී සෛල වලට හානි වීම වළක්වයි.
BMS හි තවත් අත්‍යවශ්‍ය වගකීමක් වන්නේ ආරෝපණය කිරීමේදී ඇසුරුම සමතුලිත කිරීම, සියලුම සෛල අධික ආරෝපණයකින් තොරව සම්පූර්ණ ආරෝපණයක් ලබා ගැනීම සහතික කිරීමයි. LiFePO4 බැටරියක සෛල ආරෝපණ චක්‍රය අවසානයේ ස්වයංක්‍රීයව සමතුලිත නොවනු ඇත. සෛල හරහා සම්බාධනයෙහි සුළු වෙනස්කම් ඇති අතර එබැවින් කිසිදු සෛලයක් 100% සමාන නොවේ. එමනිසා, චක්‍රීය කරන විට, සමහර සෛල සම්පූර්ණයෙන්ම ආරෝපණය වේ හෝ අනෙක් ඒවාට වඩා කලින් විසර්ජනය වේ. සෛල සමතුලිත නොවේ නම් කාලයත් සමඟ සෛල අතර විචලනය සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි වනු ඇත.
ඊයම් අම්ල බැටරිවල, සෛල එකක් හෝ කිහිපයක් සම්පූර්ණයෙන් ආරෝපණය වූ විට පවා ධාරාව ගලා යයි. මෙය බැටරිය තුළ සිදුවන විද්‍යුත් විච්ඡේදනය, ජලය හයිඩ්‍රජන් සහ ඔක්සිජන් බවට බෙදීමකි. මෙම ධාරාව අනෙකුත් සෛල සම්පූර්ණයෙන්ම ආරෝපණය කිරීමට උපකාරී වන අතර එමඟින් ස්වභාවිකවම සියලුම සෛලවල ආරෝපණ සමතුලිත වේ. කෙසේ වෙතත්, සම්පූර්ණයෙන්ම ආරෝපිත ලිතියම් සෛලයක් ඉතා ඉහළ ප්රතිරෝධයක් ඇති අතර ඉතා කුඩා ධාරාවක් ගලා යයි. එබැවින් පසුගාමී සෛල සම්පූර්ණයෙන්ම ආරෝපණය නොවනු ඇත. සමතුලිත කිරීමේදී BMS විසින් සම්පුර්ණ ආරෝපිත සෛල වෙත කුඩා බරක් යොදනු ඇත, එය අධික ලෙස ආරෝපණය වීම වළක්වයි සහ අනෙකුත් සෛල අල්ලා ගැනීමට ඉඩ සලසයි.
අනෙකුත් බැටරි රසායනවලට වඩා ලිතියම් බැටරි බොහෝ ප්‍රතිලාභ ලබා දෙයි. ඒවා ආරක්ෂිත සහ විශ්වාසනීය බැටරි විසඳුමක් වන අතර, අනෙකුත් ලිතියම් බැටරි වර්ග වලින් සැලකිය යුතු සම්භාවිතාවක් වන තාප පැනීම සහ/හෝ ව්‍යසනකාරී දියවීම පිලිබඳ බියක් නැත. මෙම බැටරි ඉතා දිගු චක්‍රීය ආයු කාලයක් ලබා දෙයි, සමහර නිෂ්පාදකයින් චක්‍ර 10,000 දක්වා බැටරි සඳහා පවා සහතික කරයි. C/2 අඛණ්ඩව ඉහළ විසර්ජන සහ නැවත ආරෝපණය කිරීමේ අනුපාතයන් සහ 98% දක්වා වට-සංචාර කාර්යක්ෂමතාවයක් සමඟ, මෙම බැටරි කර්මාන්තය තුළ කම්පනය ලබා ගැනීම පුදුමයක් නොවේ. ලිතියම් යකඩ පොස්පේට් (LiFePO4) යනු පරිපූර්ණ බලශක්ති ගබඩා විසඳුමකි.
100% ආරක්ෂිත ගෙවීමක්
