BỘ LƯU TRỮ ĐIỆN NĂNG (LiFePO4 Battery Pack)

Pin Lithium đang trở thành một trong những công nghệ lưu trữ hàng đầu hiện nay do điện áp cao, tự xả thấp và độ tin cậy đã được chứng minh. Hôm nay ZALAA xin giới thiệu tới các bạn pin lithium là gì? Cấu tạo & Nguyên lý hoạt động và các thông tin liên quan, mời các bạn cùng tìm hiểu.

1, Bộ lưu trữ điện năng là gì?

• Vì là một hệ thống hoạt động không nối lưới nên đèn đường chạy điện mặt trời sử dụng duy nhất một nguồn để lưu trữ và cung cấp điện đó chính là pin lưu trữ. Chính vì vậy, chúng yêu cầu pin phải có khả năng xả lặp đi lặp lại được nhiều lần và phải xả sâu, và dĩ nhiên pin chu kỳ xả sâu là loại đạt được các yêu cầu này.
• Bên cạnh đó, một điều rất quan trọng là bạn phải hiểu rõ một số thuật ngữ liên quan đến pin lưu trữ điện mặt trời. Điều này sẽ giúp bạn dễ dàng hiểu rõ được quá trình định cỡ pin.

Pin Lithium là gì?

• Pin Lithium hay còn gọi là pin Li-on, hoặc pin Lithi-on, viết tắt là LIB, thuộc loại pin sạc. Pin Lithium thường được dùng cho các thiết bị điện di động như điện thoại, máy chụp hình, máy chơi game, máy tính laptop,… Không những thế, loại pin này đang được chú trọng phát triển trong quân đội, các ứng dụng của phương tiện di chuyển chạy bằng điện và kĩ thuật hàng không, lưu trữ năng lượng mặt trời, năng lượng tái tạo. Tất nhiên là không thể thiếu trong lĩnh vực chiếu sáng của chúng ta.
• Nói một cách khác, pin Lithium được kì vọng sẽ thay thế cho ắc quy chì. Nó không chỉ mang lại hiệu suất hoạt động cao, mà còn hứa hẹn về việc đảm bảo môi trường sạch (vì hạn chế thải ra kim loại nặng), cũng như nâng cao việc sử dụng an toàn (vì tránh dùng dung dịch điện ly chứa axit).

LiFePo4 là công thức hóa học (chemistry) của phân nhánh pin Lithium. Pin có tên đầy đủ là  Lithium Iron Phosphate viết tắt là LFP. Trong tiếng Việt còn gọi là Pin Sắt Phốt phát. Pin LFP được R&D tại Mỹ từ cuối những năm 1990, phát triển mạnh tại Việt Nam và toàn thế giới gần đây nhờ giá thành ngày càng rẻ, mật độ năng lượng được nâng cao. LFP sử dụng để lưu trữ năng lượng trong các sản phẩm chiếu sáng bằng năng lượng mặt trời, năng lượng gió.

• Các loại đèn chiếu sáng năng lượng mặt trời sử dụng Pin Lithium phải kể đến là đèn đường led, đèn cảnh quan sân vườn ở công viên và khu đô thị, đèn Led trang trí, Đèn Pha Led

2, Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

• 2.1, Cấu tạo của pin lithium ion: Cấu tạo pin Lithium ion bao gồm: 1 cực dương, 1 cực âm, bộ phân tách, chất điện phân và hai bộ thu dòng điện.

Cấu tạo của pin lithium ion bao gồm 3 bộ phận chính

•  - Điện cực dương (Cathode): Vật liệu dùng làm điện cực dương là LicoO2 và LiMnO4. Cấu trúc phân tử bao gồm phân tử Oxide Coban liên kết với nguyên tử Lithium. Khi có dòng điện chạy qua, nguyên tử Lithium nhanh chóng tách khỏi cấu trúc tạo thành ion dương Lithium, Li+.
•  - Điện cực âm (Anode): Cực âm được cấu tạo từ Than chì (graphene) và các vật liệu Cacbon khác có chức năng lưu giữ các ion Lithium L+ trong tinh thể.
•  - Bộ phân tách: Bộ phân tách hay còn gọi là màng ngăn cách điện được làm bằng nhựa PE hoặc PP. Bộ phận này nằm giữa cực dương và cực âm, có nhiều lỗ nhỏ, có chức năng ngăn cách giữa cực dương và cực âm. Tuy nhiên, các ion Li+ vẫn được đi qua.
•  - Chất điện phân: Chất điện phân là chất lỏng lấp đầy hai cực và màng ngăn. Dung dịch điện phân có chứa LiPF6 và dung môi hữu cơ. Dung dịch có chức năng như vật dẫn các ion Li+ từ. 
• Chất điện phân là môi trường truyền ion lithium giữa 2 điện cực trong quá trình sạc và xả pin. Nguyên tắc cơ bản trong dung dịch điện ly cho pin lion là có độ dẫn ion tốt. Cụ thể độ dẫn ion liti ở mức 1-2 S/cm ở nhiệt độ phòng. Tăng 30-40% khi nhiệt độ lên 40 độ và giảm nhẹ khi nhiệt độ xuống 0 độ C.

• 2.2, Nguyên lý hoạt động của pin Lithium ion: Cực âm, cực dương đóng vai trò là nguyên liệu trong phản ứng điện hóa ở pin li-on. Dung dịch điện phân tạo môi trường dẫn cho ion liti di chuyển giữa 2 điện cực âm và dương. Dòng điện chạy ở mạch ngoài khi pin di chuyển. Quá trình này thể hiện ở quy trình sạc, xả. Cụ thể như sau

Nguyên lý hoạt động của pin lithium ion thể hiện qua quy trình sạc, 

• - Quy trình xả: Ion-liti mang điện dương di chuyển từ cực âm (thường là graphite) qua dung dịch điện ly sang cực dương và dương cực sẽ có phản ứng với ion liti. Mỗi ion Li dịch chuyển từ cực âm sang cực dương trong pin thì ở mạch ngoài, lại tiếp tục có 1 electron chuyển động từ cực âm sang cực dương, sinh ra dòng điện chạy từ cực dương sang cực âm. Điều này tạo ra cân bằng điện tích giữa 2 cực.
• - Quy trình sạc: Quá trình sạc diễn ra ngược lại quá trình xả. Dưới điện áp sạc, electron bị buộc chạy từ điện cực dương của pin (trở thành cực âm), ion Li tách khỏi cực dương di chuyển trở về điện cực âm của pin (ở quy trình này đóng vai trò cực dương). Trong quá trình sạc và xả pin sẽ đảo chiều. 

Trong một chu kỳ phóng điện, những nguyên tử liti ở cực dương bị ion hóa và tách khỏi các điện tử của chúng. Các ion liti di chuyển từ cực dương và đi qua chất điện phân cho đến khi chúng đến được cực âm. Tại đây chúng tái kết hợp với các điện tử và trung hòa về điện.

3, Các thuật ngữ nhất định phải biết về pin lưu trữ của đèn năng lượng mặt trời

• 3.1. Dung lượng pin và công suất định danh
• Công suất định danh cho biết lượng năng lượng mà pin có thể cung cấp cung một lúc, nó được đo bằng Watt (W). Giả sử rằng một pin lưu trữ 12V cung cấp dòng điện 2A (ampe) cho đèn đường năng lượng mặt trời, chúng ta có thể nói rằng pin có thể cung cấp 24W.

Công suất danh nghĩa (W) = Điện áp (V) x Cường độ dòng điện (A) = 12V x 2A = 24W

• Dung lượng pin là tổng lượng điện mặt trời có thể được lưu trữ bởi pin, đơn vị của nó là kWh, nếu pin có thể cung cấp 24W trong 100 giờ, chúng ta sẽ nói rằng nó có dung lượng lưu trữ 2,4 kWh.

Dung lượng pin (Wh) = Điện áp (V) x Cường độ dòng điện (A) x Thời gian (giờ) = 12V x 2A x 100 giờ = 2.400 Wh = 2,4 kWh.

• 3.2, Ampe-giờ (Ah): Ampe-giờ l àmột thuật ngữ khác chỉ dung lượng pin. Nếu điện áp định danh của pin là 12V và nó có thể xả liên tục dòng điện 2A trong 10 giờ, thì chúng ta có thể nói như cách trên là dung lượng 0,24 kWh hoặc 20Ah.
• 3.3, Độ xả sâu: Độ xả sâu (DoD – Depth of Discharge) là thuật ngữ đề cập đến lượng năng lượng tối đa của pin có thể được sử dụng, tức là lượng điện mà pin xả từ trạng thái đầy đến khi ngưng không thể xả nữa.

Ví dụ, nếu pin có dung lượng là 100 kWh nhưng nó chỉ có thể xả tối đa 60 kWh để cung cấp cho đèn đường, thì DoD của nó là 60%.

Do đó, độ xả sâu là một yếu tố rất quan trọng trong việc tính toán định cỡ pin lưu trữ cho đèn đường chạy bằng năng lượng mặt trời của bạn.

Như chúng ta đã biết loại pin Lithium là loại có độ xả sâu tốt nhất lên đến 80%, trong khi pin GEL chỉ là 50%.

4, Nhiệt độ hoạt động của pin

Thuật ngữ này đề cập đến nhiệt độ môi trường lý tưởng đối với pin. Nhiệt độ lý tưởng là 27°C (80°F), vì phản ứng bên trong pin sẽ tối ưu nhất ở nhiệt độ này.

Nếu nhiệt độ càng thấp hơn mức lý tưởng này, hiệu quả của pin sẽ càng giảm. Nhiệt độ cao hơn chỉ cải thiện hiệu quả nếu nhiệt độ 27°C trên một chút và trong thời gian ngắn hơn.

Từng bước tính toán định cỡ pin lưu trữ cho đèn điện năng lượng mặt trời

Hãy cùng chúng tối đi qua một ví dụ để giải thích rõ ràng cho một quy trình kích thước pin.

Bước 1: Chuẩn bị các dữ liệu yêu cầu

• Công suất LED định mức.
• Điện áp định mức hoạt động của đèn LED.
• Mức độ sáng đèn LED đã thiết lập.
• Số ngày tự chủ (để đảm bảo những ngày mưa, nhiều mây liên tục vẫn cung cấp đủ điện cho đèn chiếu sáng).
• Loại pin và độ xả sâu của nó.

Ở ví dụ này là: Công suất định mức của bóng đèn LED trong đèn đường năng lượng mặt trời là 30W.

• Điện áp định mức là 12V.
• Độ sáng của đèn LED vào ban đêm sẽ được đặt là: 1 giờ 60% + 5 giờ 100% + 6 giờ 40%.
• Với 3 ngày tự chủ.
• Loại pin Lithium cao cấp, với độ xả sâu là 80%.

Bước 2: Tính toán mức tiêu thụ điện hàng ngày của đèn LED

• Cường độ dòng điện tiêu thụ của đèn LED = 30 : 12 = 2,5A,
• Tổng thời gian tiêu thụ năng lượng trong một ngày là 8 giờ với độ sáng 100%,
• Do đó, mức tiêu thụ năng lượng hàng ngày = 2,5 x 8 = 20Ah.

Bước 3: Xem xét 3 ngày tự chủ năng lượng

• Nếu chúng ta thiết kế đèn LED năng lượng mặt trời có thể duy trì trong 3 ngày mưa/nhiều mây, thì chúng ta nên nhân mức tiêu thụ năng lượng hàng ngày với số ngày tự chủ, khi đó sẽ là 20Ah x 3 = 60Ah.

Bước 4: Xem xét độ xả sâu

• Trong vi dụ này, loại pin của chúng ta là Lithium (LiFePO4) với độ xả sâu (DoD) là 80%, vì vậy kích thước pin cuối cùng chúng ta cần là 60Ah / 80% = 75Ah.

4, Các loại Pin sạc cho đèn năng lượng mặt trời

Một trong các vấn đề quan trọng trước khi bạn tìm hiểu đó chính là các loại Pin lưu trữ hiện có ở trên thị trường hiện nay:

• Pin Nickel-Cadmium (được dán nhãn NiCad): đây là loại Pin phổ biến hiện nay, được cho là loại Pin tốt nhất trên thị trường vào những năm 90s. Vì chúng có tính di động cao nhẹ nên thích hợp với các thiết bị cầm tay nhưng vì là Pin nên bạn không cần quan tâm đến vấn đề này mà ưu điểm của nó chính là không bị giảm điện áp đưa ra khi Pin bị cạn kiệt. Nhưng nếu bạn chọn để dùng cho đèn thì đây không phải lựa chọn tốt nhất.
• Pin Nickel-Kim Loại (NiMH): mặc dù mới được tung ra thị trường nhưng NiMH mau chóng chiếm được thiện cảm của người tiêu dùng và đang dẫn đầu trong thị trường. Được xem là lựa chọn tốt hơn nhiều so với Pin Nicad cho các thiết bị năng lượng mặt trời với khả năng lưu trữ điện năng và thân thiện với môi trường mà lại có cùng kích thước với loại Pin kiềm.
• Pin Lithium-ion (Li-ion): đây chắc chắn là loại Pin bạn đã từng nghe qua ở đâu đó rồi, bất đầu được phổ biến từ những năm 1980s. Đây chính là loại Pin bạn hay sử dụng hằng ngày như laptop hay là những chiếc điện thoại thông minh bạn vẫn sử dụng hằng ngày. Pin Li-ion mang những tính năng từ loại Pin NiMH và được cải tiến ở khả năng sạc nhanh hơn (nhanh hơn gần một nửa thời gian so với trước) nhưng đi cùng với nó chính là gia tăng chi phí tạo ra Pin.
• Pin Lithium-phosphate (LiFePO4): cũng là một loại từ Pin Li-ion nhưng được cải thiện thêm một số tính năng, khả năng giảm thiểu hiện tượng giảm Vôn so với Li-ion nên được nhiều người chọn mua hơn. Nó cũng là lựa chọn tuyệt vời dành cho đèn năng lượng mặt trời với khả năng lưu giữ điện năng khả tăng khả năng phát sáng của đèn ngay cả khi sắp hết Pin.

ĐIỀU GÌ CẦN PHẢI QUAN TÂM KHI MUA PIN SẠC CHO SOLAR LIGHT

• Tất nhiên không phải loại Pin nào cũng tương thích với mọi loại đèn năng lượng mặt trời cả, kích thước và kiểu loại là 2 điều bạn cần phải quan tâm khi chọn mua Pin lưu trữ năng lượng mặt trời
• Bạn phải chắc rằng bạn phải tìm hiểu kĩ các thông tin và loại để phù hợp với đèn của bạn để chắc rằng bạn không phải phí tiền để mua nó, một số người mua chỉ quan tâm đến sức mạnh dung lượng của pin mà quên đi kích thước và kiểu loại Pin mới quan trọng.
• Nếu bạn không kiếm được kiểu Pin phù hợp bạn có thể lấy 1 cục Pin và mang ra các cửa hàng để nhân viên giới thiệu cho bạn nếu Pin của bạn không còn sản xuất hay được thay thế bằng sản phẩm khác.

Dưới đây là một số thống kê về các loại Pin:

• NiCad: Là dòng Pin được sử dụng từ lâu nhưng Pin gặp vấn đề lớn về khả năng sạc, ví dụ bạn sử dụng Pin còn 30% và bạn sạc thêm 70% thì ở lần sau khi bạn sử dụng hết Pin bộ nhơ của Pin chỉ sạc lại cho bạn 70% bộ nhớ lưu lại.
• NiMH: là loại Pin có hiệu quả cao về mặt kinh tế, nhưng tuổi thọ của pin thường không lâu dài nhưng lại có giá cả phải chăng hơn các loại pin khác.
• Li-ion: Là dòng pin tốt nhất ở thời điểm hiện tại nhưng giá cả cao hơn so với các dòng pin khác nhưng pin có hiệu quả cao hơn so với phần còn lại, pin có khả năng đưa dòng điện ra bên ngoài dù 100% hay 10% đều có giá trị như nhau làm cho đèn của bạn luôn sáng ở độ sáng nhất định.

5, Tại sao Zalaa lựa chọn LifePO4, Pin được ứng dụng trong các loại đèn nào mà Zalaa đang cung cấp 

Pin lithium – LIFePo4 là loại tốt nhất hiện nay, Pin lithium có tuổi thọ bền hơn, an toàn hơn tất cả các dòng bình Acquy lưu trữ điện mọi người đang sử dụng, giá thành nó có phần cao hơn nhưng xét về hiệu quả kinh tế là hơn hẳn. 

Ắc quy là sản phẩm lưu trữ năng lượng  được sử dụng phổ biến trước khi có sự ra đời của pin lithium. Tuy nhiên, hiện nay, con người đang chuyển sang sử dụng lithium nhiều hơn để thay thế ắc quy.

Cùng so sánh một số điểm khác biệt của pin lithium và ắc quy:

Tóm lại, Pin lithium có chế độ sạc xả lên tới 90% lượng điện – tốc độ sạc xả nhanh hơn các dòng acquy thông thường, Điều này rất quan trọng trong việc dùng điện không nối lưới cho các dòng đèn năng lượng tự hoạt động độc lập. ZALAA là đơn vị sản xuất và cung cấp các dòng đèn đường led, đèn cảnh quan sân vườn ở công viên và khu đô thị, đèn Led trang trí, Đèn Pha Led...nên chắc chắn sử dụng 100% dòng Pin LiFePO4 cho các sản phẩm của mình.

6, Pin lithium có sạc được không?

Pin lithium ion là loại pin sạc nên chúng hoàn toàn có thể sạc được. Tuy nhiên, không phải tất cả các loại pin lithium ion đều sạc được. Bởi vì, pin carbon và kẽm sẽ không thể sạc, thế nhưng, loại pin này có thể tái chế lại được.

Quá trình sạc pin lithium đèn năng lượng mặt trời nói riêng và pin lithium nói chung sẽ trải qua 2 giai đoạn: giai đoạn sạc ổn dòng và sạc ổn áp. Tổng thời gian sạc khoảng 3 - 4 tiếng. Trong quá trình sạc cần chú ý đến nhiệt độ, nhiệt độ thích hợp không được vượt quá 450 độ C.

Thực tế, rất nhiều người còn băn khoăn vấn đề pin lithium ion có cần sạc 8 tiếng không? Câu trả lời là không, bởi vì, pinlithium chỉ mất từ 3 - 4 tiếng để sạc đầy. Đặc biệt, bạn hoàn toàn có thể sạc bất cứ khi nào bạn muốn mà không cần phải đợi hết pin.

7, Các loại pin lithium giá rẻ phổ biến hiện nay

Hiện nay, pin lithium chính hãng, giá rẻ có một số loại phổ biến như sau:

• Pin aa lithium

Đây là loại pin được thiết kế với hiệu suất cao, an toàn trên mọi thiết bị. Pin aa lithium thường sử dụng cho các thiết bị có kích thước nhỏ như đèn pin, máy nghe nhạc, điều khiển

• Pin aaa lithium

Pin aa lithium là loại pin có năng lượng sử dụng lâu dài, tiết kiệm cao, thời gian và tuổi thọ sử dụng bền hơn các loại pin thông thường. Pin này thường sử dụng cho các thiết bị cần sử dụng năng lượng cao như máy ảnh kỹ thuật số, máy nghe nhạc cỡ lớn…\

• Pin lithium dòng xả cao

Pin lithium dòng xả cao là loại pin có chất lượng tốt, dòng xả cao hơn 10A. Loại pin này thường sử dụng cho các thiết bị có công suất lớn như loa nghe nhac, đèn led, xe điện, cac thiết bị điện tử khác…  Thời gian sử dụng pin lithium dòng xả cao có thể lên tới 5 năm với số lần xả lên tới 1000 lần.

• Pin lithium đèn năng lượng mặt trời

Pin lithium đèn năng lượng mặt trời là loại pin sử dụng trong các thiết bị đèn năng lượng mặt trời và một số thiết bị khác. Sử dụng pin lithium cho đèn năng lượng mặt trời giúp thời gian thắp sáng đèn cao hơn có thể lên tới hơn 10 giờ.

• Pin lithium dung lượng lớn

Loại pin này có độ bền tốt, phù hợp cho những thiết bị cần sử dụng năng lượng điện cao .

• Pin lithium ion polymer

Loại pin này có cực dương làm bằng chất lithium sắt photphat, cobalt oxide còn cực âm sử dụng chỉ và chất điện phân.

• Pin lithium sắt photphat
• Pin lithium sắt photphat là gì? Pin lithium sắt photphat hay còn gọi là pin lithium iron phosphate là loại pin có thể sạc lại, có lõi pin bằng chất LiFePO4, có mật độ năng lượng cao, an toàn, tuổi thọ bền lâu. Pin này sử dụng Lithium sắt photphat làm vật liệu catot có khả năng sử dụng rất ổn định.

Pin lithium sắt photphat

• Pin lithium đèn năng lượng mặt trời là loại pin có độ bền cao, chất lượng tốt nên rất nhiều người tin dùng.

8, Ứng dụng Pin Lithium LiFePo4/LFP

Thiết bị Pin Lithium LiFePo4/LFP dễ dàng ứng dụng rộng rãi ở rất nhiều mảng lưu trữ khác nhau. Cụ thể như sau:

• - Ứng dụng để lưu trữ năng lượng tái tạo, hệ thống lưới điện thông minh và hệ thống microgrid.
• - Ứng dụng tại hệ thống lưu trữ năng lượng phân tán.
• - Hệ thống lưu trữ năng lượng hỗn hợp như năng lượng mặt trời và gió.
• - Hệ thống lưu trữ năng lượng tại nhà máy điện năng lượng mặt trời hòa lưới, điện năng lượng mặt trời độc lập…
• - Ứng dụng cho các máy phát điện, hệ thống chiếu sáng…

9, Những tính năng vượt trội của Pin Lithium LiFePo4/LFP

• - Pin Lithium mang đến hiệu quả cao, tiết kiệm năng lượng và cung cấp nguồn điện ổn định.
• - Pin Lithium LiFePo4/LFP có khả năng lưu trữ năng lượng cao, đảm bảo an toàn cho người sử dụng. Pin được thiết kế tối ưu để dễ dàng lắp đặt, dễ dàng sử dụng và dễ dàng trong việc bảo trì, bảo dưỡng…
• - Cấu hình dung lượng linh hoạt, có thể thay đổi và hỗ trợ lên đến 32 hệ thống song song. Công suất thiết bị lên đến 320kWh.
• - Dòng Pin Lithium LiFePo4/LFP được sản xuất tuân theo tiêu chuẩn IEC 62619, IEC 60730… nên đảm bảo yêu cầu về chất lượng cũng như an toàn tuyệt đối.

ZALAA địa chỉ cung cấp Pin Lithium LiFePo4/LFP bảo hành tới 10 năm

ZALAA Việt Nam là công ty tư vấn thiết kế giải pháp chiếu sáng; gia công sản xuất thiết bị chiếu sáng; thi công xây lắp hạng mục chiếu sáng công nghiệp và dân dụng;...

Chúng tôi luôn mong muốn đưa sản phẩm tốt nhất đến với người tiêu dùng. Nếu bạn có bất kỳ thắc mắc hoặc cần hỗ trợ tư vấn, chúng tôi sẵn sàng tư vấn miễn phí. Vui lòng liên hệ với chúng tôi theo thông tin bên dưới:

Thông tin liên hệ Công ty Cổ phần ZALAA Việt Nam

Hệ thống chi nhánh - Nhà phân phối của ZALAA JSC

Công ty Cổ phần ZALAA Việt Nam

Mobile: 0971043999 Tel: 024.5678.1567 

Email: zalaa.vn@gmail.com 

Hệ thống Website:

www.zalaa.vn -  www.denchieusangled.vn
  www.giacongdenled.com - www.laprapdenled.com