כיצד מורכבות סוללות ליתיום עבור תאורת רחוב המופעלת על ידי סולאריה?

כדי לשחרר את האנרגיה שאוחסנה במהלך היום בלילה,פנסי רחוב המופעלים על ידי השמשמשמשות בדרך כלל לתאורת חוץ. סוללות ליתיום ברזל פוספט (LFP), שהן חיוניות, הן סוג הסוללות הנפוץ ביותר. סוללות אלו קלות להתקנה על עמודי תאורה או עיצובים משולבים בשל יתרונות המשקל והגודל המשמעותיים שלהן. אין עוד חשש שמשקל הסוללות יגביר את העומס על העמוד, בניגוד לדגמים קודמים.

יתרונותיהם הרבים מודגמים עוד יותר על ידי העובדה שהן יעילות יותר ובעלות קיבולת ספציפית גדולה בהרבה מסוללות עופרת-חומצה. מהם, אם כן, החלקים העיקריים של סוללת ליתיום-ברזל-פוספט הניתנת להתאמה זו?

1. קתודה

ליתיום הוא חלק חיוני בסוללות ליתיום, כפי שמרמז השם. ליתיום, לעומת זאת, הוא יסוד לא יציב ביותר. המרכיב הפעיל הוא לרוב תחמוצת ליתיום, תערובת של ליתיום וחמצן. הקתודה, המייצרת חשמל באמצעות תגובה כימית, נוצרת לאחר מכן על ידי הוספת תוספים מוליכים וחומרים מקשרים. הקתודה של סוללת הליתיום שולטת הן במתח והן בקיבולת שלה.

באופן כללי, ככל שתכולת הליתיום בחומר הפעיל גבוהה יותר, כך קיבולת הסוללה גדולה יותר, הפרש הפוטנציאלים בין הקתודה לאנודה גדול יותר, והמתח גבוה יותר. לעומת זאת, ככל שתכולת הליתיום נמוכה יותר, כך הקיבולת קטנה יותר והמתח נמוך יותר.

2. אנודה

כאשר הזרם המומר על ידי הפאנל הסולארי טוען את הסוללה, יוני ליתיום מאוחסנים באנודה. האנודה משתמשת גם בחומרים פעילים, המאפשרים ספיגה או פליטה הפיכה של יוני ליתיום המשתחררים מהקתודה כאשר הזרם זורם דרך המעגל החיצוני. בקיצור, זה מאפשר העברת אלקטרונים דרך החוטים.

בשל מבנהו היציב, גרפיט משמש לעתים קרובות כחומר פעיל באנודה. יש לו שינוי נפח מועט, אינו נסדק ויכול לסבול שינויי טמפרטורה קיצוניים בטמפרטורת החדר מבלי להיפגע. יתר על כן, הוא מתאים לייצור אנודות בשל תגובתיות אלקטרוכימית נמוכה יחסית שלו.

3. אלקטרוליט

הסכנות הבטיחותיות עולות על חוסר היכולת לייצר חשמל אם יוני ליתיום עוברים דרך האלקטרוליט. כדי לייצר את הזרם הדרוש, יוני ליתיום צריכים רק לנוע בין האנודה לקתודה. האלקטרוליט משחק תפקיד בתפקוד מגביל זה. רוב האלקטרוליטים מורכבים ממלחים, ממסים ותוספים. מלחים משמשים בעיקר כתעלות לזרימת יוני ליתיום, בעוד שממסים הם תמיסות נוזליות המשמשות להמסת המלחים. לתוספים יש מטרות ספציפיות.

אלקטרוליט חייב להיות בעל מוליכות יונית ובידוד אלקטרוני יוצאי דופן על מנת לתפקד באופן מלא כמדיום להובלת יונים ולהפחית פריקה עצמית. כדי להבטיח מוליכות יונית, יש לשמור גם על מספר ההעברה של יוני ליתיום של האלקטרוליט; כמות של 1 היא אידיאלית.

4. מפריד

המפריד מפריד בעיקר בין הקתודה לאנודה, מונע זרימה ישירה של אלקטרונים וקצרים חשמליים, ויוצר רק תעלות לתנועת יונים.

פוליאתילן ופוליפרופילן משמשים לעתים קרובות בייצורו. הגנה טובה יותר מפני קצרים פנימיים, בטיחות נאותה גם במצבי טעינת יתר, שכבות אלקטרוליט דקות יותר, התנגדות פנימית נמוכה יותר, ביצועי סוללה משופרים ויציבות מכנית ותרמית טובה, כל אלה תורמים לאיכות הסוללה.

פנסי הרחוב המופעלים על ידי השמש של טיאנשיאנגכולם מופעלים על ידי סוללות ליתיום מתקדמות עם תאים בעלי צפיפות אנרגיה גבוהה שנבחרו בקפידה. הם מתאימים לתנאי טמפרטורה ולחות חיצוניים קשים, בעלי מחזור חיים ארוך, יעילות טעינה ופריקה גבוהה ועמידות יוצאת דופן בחום וקור. ההגנות החכמות הרבות של הסוללות מפני קצרים, פריקת יתר וטעינת יתר מבטיחות אחסון אנרגיה עקבי ותפעול לאורך זמן, ומאפשרות תאורה רציפה גם בימים מעוננים או גשומים. התאמה מדויקת של פאנלים סולאריים יעילים וסוללות ליתיום פרימיום מבטיחה אספקת חשמל אמינה יותר ועלויות תחזוקה נמוכות יותר.