鋰電池由於其高能量密度和低每週期成本而與其他電池化學方法脫穎而出。然而，“鋰電池”是一個模糊的術語。鋰電池共有六種常見的化學性質，各有千秋。對於可再生能源應用，主要化學物質是磷酸鐵鋰（LiFePO4）。這種化學物質具有出色的安全性，具有出色的熱穩定性，高額定電流，長循環壽命和耐濫用性。
磷酸鐵鋰（磷酸鐵鋰與幾乎所有其他鋰化學物質相比，）是一種極其穩定的鋰化學物質。電池由天然安全的陰極材料（磷酸鐵）組裝而成。與其他鋰化學產品相比，磷酸鐵具有更強的分子鍵，可承受極端的充電條件，延長循環壽命並在許多循環中保持化學完整性。這就是這些電池具有出色的熱穩定性，長循環壽命和耐濫用性的原因。 LiFePO4電池不容易過熱，也不會“熱失控”，因此，在嚴苛的不當操作或惡劣的環境條件下，也不會過熱或著火。
與溢流的鉛酸和其他電池化學物質不同，鋰電池不會排放氫氣和氧氣等危險氣體。也沒有暴露於硫酸或氫氧化鉀等腐蝕性電解質的危險。在大多數情況下，這些電池可以存放在狹窄的區域內，而沒有爆炸的危險，正確設計的系統不應要求主動冷卻或通風。
鋰電池是由許多電池組成的組件，例如鉛酸電池和許多其他類型的電池。鉛酸電池的標稱電壓為每節2V，而鋰電池的標稱電壓為3.2V。因此，要獲得12V電池，通常需要串聯四個電池。這將使LiFePO4的標稱電壓為12.8V。串聯連接的八個電池構成一個標稱電壓為25.6V的24V電池，串聯連接的十六個電池構成一個標稱電壓為51.2V的48V電池。這些電壓可與典型的12V，24V和48V逆變器一起很好地工作。
鋰電池通常用於直接替換鉛酸電池，因為它們的充電電壓非常相似。四節LiFePO4電池（12.8V）的最大充電電壓通常在14.4-14.6V之間（取決於製造商的建議）。鋰電池的獨特之處在於它們不需要吸收電荷或在相當長的一段時間內保持恆定電壓狀態。通常，當電池達到最大充電電壓時，不再需要充電。 LiFePO4電池的放電特性也很獨特。在放電期間，鋰電池將比鉛酸電池在負載下通常保持更高的電壓。鋰電池從充滿電到放電的75％僅下降十分之幾的情況並不少見。這可能使得很難知道沒有電池監控設備已使用了多少容量。
鋰電池比鉛酸電池的一個顯著優勢是它們不會遭受不足循環的困擾。從本質上講，這是在第二天無法再次放電之前無法完全充電的情況。對於鉛酸電池來說，這是一個非常大的問題，如果以這種方式反复循環，會導致極板的嚴重降解。 磷酸鐵鋰電池 不需要定期充滿電。實際上，可以通過稍微充電而不是完全充電來略微提高整體預期壽命。
在設計太陽能電氣系統時，效率是非常重要的因素。平均鉛酸電池的往返效率（從充滿電到沒電，再到充滿電）約為80％。其他化學物質甚至可能更糟。磷酸鐵鋰電池的往返能量效率高達95-98％。對於冬季缺乏太陽能的系統而言，僅此一項便是一項重大改進，發電機充電可節省大量燃料。鉛酸電池的吸收充電階段效率特別低，導致效率達到50％甚至更低。考慮到鋰電池不吸收電荷，從完全放電到完全充滿的充電時間可能只有兩個小時。同樣重要的是要注意，鋰電池可以達到額定值的近乎完全放電而沒有明顯的不利影響。但是，重要的是要確保各個電池不會過度放電。這是集成電池管理系統（BMS）的工作。
鋰電池的安全性和可靠性是一個大問題，因此所有組件都應具有集成的電池管理系統（BMS）。 BMS是一個監視，評估，平衡和保護單元以免在“安全操作區域”之外運行的系統。 BMS是鋰電池系統的基本安全組件，用於監視和保護電池中的電池免受過電流，欠壓/過壓，欠壓/過溫等影響。如果LiFePO4電池的電壓降到小於2.5V，則該電池將被永久損壞；如果該電池的電壓增加到4.2V以上，則將被永久損壞。 BMS監視每個電池，並在電壓不足/過高的情況下防止損壞電池。
BMS的另一個基本職責是在充電過程中平衡電池組，確保所有電池都充滿電而不會過度充電。 LiFePO4電池的電池在充電週期結束時不會自動平衡。穿過電池的阻抗略有變化，因此沒有一個電池100％相同。因此，在循環時，某些電池將比其他電池更早地充滿電或放電。如果單元格不平衡，則單元格之間的差異將隨時間顯著增加。
在鉛酸電池中，即使一個或多個電池充滿電，電流仍將繼續流動。結果是在電池內發生電解，水分解成氫和氧。該電流有助於給其他電池充滿電，從而自然平衡所有電池上的電荷。然而，充滿電的鋰電池將具有非常高的電阻，並且幾乎沒有電流流動。因此，落後的電池將無法充滿電。在平衡期間，BMS將對充滿電的電池單元施加較小的負載，以防止其過度充電並導致其他電池單元追趕。
與其他電池化學方法相比，鋰電池具有許多優勢。它們是安全可靠的電池解決方案，無需擔心熱失控和/或災難性的熔化，這是其他類型的鋰電池的重大可能性。這些電池具有極長的循環壽命，有些製造商甚至保證電池可循環10,000次。高放電和充電速率連續達到C / 2，往返效率高達98％，難怪這些電池在行業中越來越受歡迎。磷酸鐵鋰（LiFePO4）是理想的儲能解決方案。
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