Lityum demir fosfat (LiFePO4 veya LFP) pil, normal lityum demir pil türleri arasında en güvenli olanıdır. Bir LFP hücresinin nominal voltajı 3,2 V'tur (kurşun-asit: 2 V/hücre). Dolayısıyla 12,8V LFP aküsü seri bağlı 4 hücreden, 25,6V akü ise seri bağlı 8 hücreden oluşur.
Kurşun-asit akü aşağıdaki durumlarda sülfatlaşma nedeniyle zamanından önce arızalanır:
Yeterince şarj edilmemiş durumda uzun süre kullanıldığında (örn. pil nadiren şarj edildiğinde veya hiç şarj edilmediğinde).
Kısmen şarjlı veya daha kötüsü tamamen boşalmış durumda bırakılırsa (kış aylarında yat veya karavan).
LFP pilinin tamamen şarj edilmesi gerekmez. Pilin tamamen şarj edilmesi yerine yalnızca kısmen şarj edilmesi durumunda çalışma ömrü biraz da olsa artar. Bu, kurşun-asit akülere kıyasla LFP akülerin önemli bir avantajıdır. Diğer avantajlar arasında geniş çalışma sıcaklığı aralığı, mükemmel çevrim, düşük iç direnç ve yüksek verimlilik yer alır (aşağıya bakınız).
LFP pili bu nedenle zorlu kullanım için en iyi seçimdir.
Çok sayıda olası uygulama için (özellikle şebekeden bağımsız güneş ve/veya rüzgar türbinlerinde), enerji kullanım derecesi çok önemli olabilir.
Ortalama bir kurşun-asit akünün şarj döngüsünün (%100'den %0'a deşarj ve %100'e şarj etme) enerji kullanım oranı yaklaşık %80'dir. LFP pilinin şarj döngüsünün enerji kullanım oranı ise %92'dir. Kurşun-asit akünün şarj işlemi, şarj seviyesi %80 işaretine ulaştığında özellikle verimsiz hale gelir. Bu, yalnızca %50'lik enerji kullanım seviyelerine yol açar. Güneş enerjisi sistemlerinde bu değer daha da düşüktür çünkü enerji rezervleri birkaç gün boyunca gereklidir (akü %70 ile %100 arasında şarj seviyesinde çalışır). Öte yandan bir LFP pili, sığ deşarj durumunda bile hala %90 enerji kullanımına ulaşır.
%70'e varan yer tasarrufu
%70'e varan ağırlık tasarrufu
LFP aküleri kurşun-asit akülere göre pahalıdır. Ancak daha uzun çalışma ömrü, yüksek güvenilirlik ve mükemmel enerji verimliliği nedeniyle zorlu uygulamalarda daha yüksek satın alma maliyetleri ödenecektir.
LFP akülerin şarj edilmesi kurşun-asit akülere göre daha kolaydır. Şarj voltajı 14 V ile 16 V arasında değişebilir (hücrelerin hiçbiri 4,2 V'tan fazla olmadığı sürece). Ayrıca bu pillerin tamamen şarj edilmesine gerek yoktur. Bu nedenle birden fazla pil paralel bağlanabilir ve bazı pillerin diğerlerinden daha az şarj olması durumunda herhangi bir hasar oluşmaz.
Önemli gerçekler:
Hücredeki voltaj 2,5V'un altına düşerse LFP hücresi arızalanır.
Hücredeki voltaj 4,2V'un üzerine çıkarsa LFP hücresi arızalanır.
Kurşun-asit aküler çok derin deşarj edilirse veya aşırı şarj edilirse de hasar görebilir, ancak bu genellikle hemen gerçekleşmez. Kurşun-asit akü, birkaç gün hatta hafta boyunca boşalmış durumda kalsa bile (akünün türüne ve markasına bağlı olarak) derin deşarjdan kurtulacaktır.
LFP pilinin hücreleri, şarj döngüsünün sonunda otomatik olarak eşitlenmez.
Pildeki hücreler asla %100 aynı değildir. Bu nedenle bazı hücreler döngü sırasında diğerlerinden daha önce tamamen şarj olur veya deşarj olur. Hücreler zaman zaman dengelenemediğinde bu farklılıklar daha da belirgin hale gelir. Kurşun-asit aküde, bir veya daha fazla hücre tamamen şarj olduğunda bile küçük bir akım akmaya devam eder (bu akımın ana etkisi, suyun hidrojen ve oksijene ayrılmasıdır). Bu akımın yardımıyla şarj durumu geride kalan diğer hücreler de şarj olur ve böylece tüm hücrelerin şarj durumu dengelenir.
Ancak LFP hücresi tamamen şarj olduğunda içinden geçen akım neredeyse sıfırdır. Bu nedenle az yüklü hücreler tam olarak şarj olmaz. Zamanla, tek tek hücreler arasındaki fark o kadar aşırı hale gelebilir ki, pilin genel voltajı sınırlar içinde olsa bile, bazı hücreler aşırı veya düşük voltaj nedeniyle tahrip olur. Bu nedenle hücre dengelemesi şiddetle tavsiye edilir.
Hücre dengelemenin yanı sıra BMS başka işlevler de sunar:
Yükün zamanında kapatılmasıyla hücrenin düşük gerilimden korunması.
Şarj akımını azaltarak veya şarj sürecini kapatarak hücreyi aşırı gerilimden korur.
Aşırı ısınma durumunda sistemin kapatılması.
Bu nedenle, büyük lityum iyon pil bankalarının hasar görmesini önlemek için bir BMS gereklidir.
Hücre dengelemeli ancak BMS'siz: Hafif uygulamalar için 12,8 V lityum demir fosfat piller
Aşırı deşarjın (11 V'un altına), aşırı şarjın (15 V'un üzerine) veya aşırı şarj akımının asla meydana gelmediği uygulamalarda yalnızca 12,8 V hücre dengeli piller kullanılabilir.
Bu pillerin seri veya paralel bağlantıya uygun olmadığını lütfen unutmayın.
Aşırı deşarja karşı koruma sağlamak için bir Pil Koruma modülü kullanılabilir (bkz. www.victronenergy.com).
İnvertörlerin ve invertörlerin/şarj cihazlarının akım tüketimi, düşük voltaj (0,1 A veya daha fazla) nedeniyle kapatma sonrasında genellikle hala önemli düzeydedir. Bu nedenle, invertörlerin veya invertörlerin/şarj cihazlarının yetersiz voltaj nedeniyle kapanmanın ardından çok uzun süre aküye bağlı kalması durumunda kalan bekleme akımı aküye zarar verecektir.
Victron'dan bir BMS'ye bağlanmak için hücre dengeleme ve arayüz ile: Zorlu uygulamalar ve paralel/seri bağlantı için 12,8 V LFP piller
Ek BMS'li piller entegre dengeleme, sıcaklık ve voltaj kontrolü (BTV) ile donatılmıştır. On adede kadar akü paralel olarak ve dört adede kadar akü seri olarak bağlanabilir (BTV'ler basitçe zincirlenir), böylece 2000 Ah'a kadar 48 V akü bankası monte edilebilir. Zincirlenmiş BTV'lerin daha sonra bir akü yönetim sistemine (BMS) bağlanması gerekir.
BMS, BTV'lere bağlanabilir ve en önemli işlevleri şunlardır:
Bir akü hücresinin voltajı 2,5 V'un altına düştüğünde yükün kesilmesi veya kapatılması.
Pil hücresinin voltajı 4,2 V'un üzerine çıkarsa şarjın durdurulması.
Hücre sıcaklığı 50 C'yi aşarsa sistemi kapatın.
