¿Qué celdas de batería son las más adecuadas para los sistemas de almacenamiento de baterías ? En RCT Power, hemos utilizado fosfato de hierro y litio, también conocido como LiFePO4 o LFP, para nuestras unidades de baterías desde el principio. Hay tres razones principales para utilizar fosfato de hierro y litio:

 

1. Durabilidad y rendimiento del almacenamiento en batería LiFePO4

Para comparar la durabilidad de las baterías, hay que observar sus ciclos de carga. ¿Con qué frecuencia se puede recargar la batería antes de que su capacidad disminuya significativamente?

Un ciclo de carga es el proceso de cargar y descargar una batería. Distinguimos entre ciclos de carga completos y parciales. Para un ciclo de carga completo, la batería se descarga hasta el 0 % de su capacidad residual, seguida de una carga posterior hasta el 100 % de su capacidad. Los ciclos de carga parcial se caracterizan por una descarga incompleta de la batería. Cuando calcula los números de ciclos generales de una batería, los ciclos de carga parciales se pueden sumar a equivalentes de ciclo completo.

Los parámetros importantes que determinan el ciclo de vida del almacenamiento de la batería son la profundidad de descarga (DoD), el estado de carga (SoC) y la temperatura ambiente en el sitio de instalación. Los valores de SoC y DoD indican los estados de carga y descarga de una batería en porcentaje de su capacidad total.

En los sistemas de almacenamiento optimizados para autoconsumo, la batería se cargará y descargará unas 250 veces al año. Los sistemas de almacenamiento de baterías de fosfato de hierro y litio de RCT Power se pueden cargar y descargar alrededor de 5000 veces. Más allá de eso, la batería aún se puede cargar eficientemente, aunque es de esperar una ligera pérdida de capacidad. En comparación, una batería de plomo-ácido, como la de un coche, tiene entre 300 y 500 ciclos de carga completos.

El rendimiento de la batería también juega un papel importante durante el proceso de carga y descarga. La batería LiFePO4 se puede cargar y descargar a alta potencia, lo que resulta especialmente beneficioso cuando se utiliza con sistemas de energía de respaldo o durante condiciones climáticas cambiantes.

La eficiencia η es un valor adimensional. Para las baterías, η se determina como la relación entre la energía suministrada y la energía extraída. En la práctica, no es posible aprovechar toda la energía de carga de la batería, ya que ningún sistema de almacenamiento de energía proporciona la eficiencia ideal del 100 %. La eficiencia de una batería LiFePO4 puede oscilar entre el 93 y el 98 %, lo cual es muy alto. En comparación con otras tecnologías de baterías, las baterías basadas en fosfato de hierro y litio no solo tienen un mayor número de ciclos de carga sino también una mayor eficiencia de conversión de energía.

Las baterías tienen la denominada “vida útil de diseño”, que es independiente de los ciclos de carga. Aquí las baterías basadas en LFP son superiores a otras tecnologías. Las baterías de fosfato de hierro y litio utilizadas por RCT Power duran entre 15 y 20 años. Esta durabilidad es económicamente sensata y también beneficiosa para el medio ambiente, ya que las baterías se fabrican con materias primas raras. Esto nos conecta con nuestro segundo argumento a favor de las baterías de fosfato de hierro y litio: la compatibilidad medioambiental.

 

2. Compatibilidad medioambiental del almacenamiento en baterías de fosfato de hierro y litio

Echemos un vistazo al interior de una batería: una batería consta de dos electrodos y el electrolito. El ánodo negativo suele estar hecho de grafito, el cátodo positivo a menudo consta de óxidos metálicos de varias combinaciones de cobalto y otros metales (óxido de litio, níquel, cobalto y aluminio (LiNiCoAlO2) — NCA, óxido de litio, níquel, manganeso y cobalto (LiNiMnCoO2) — NMC, litio cobalto. Óxido (LiCoO2) — LCO, etc.) o fosfato de hierro y litio (LiFePO4) — LFP.

Hay muy pocas baterías de iones de litio sin cobalto ; Las baterías de fosfato de hierro y litio son una de ellas. Tampoco contienen otros metales pesados ​​tóxicos como plomo y níquel, que se utilizan habitualmente en otras baterías. El fosfato de hierro y litio, por el contrario, es un mineral natural. Por lo tanto, las baterías a base de fosfato de hierro y litio se consideran seguras, no tóxicas y de bajo impacto ambiental.

Un aspecto igualmente importante: las precauciones de salud y seguridad para los mineros en las minas de cobalto suelen ser muy limitadas o incluso inexistentes, y el impacto de la minería en el medio ambiente a menudo no se considera adecuadamente.

Renunciar a materias primas controvertidas y tóxicas como el cobalto para las baterías de almacenamiento convierte a las baterías de fosfato de hierro y litio en la mejor opción para el almacenamiento de energía. Combinan un bajo impacto ecológico con beneficios económicos.

 

3. Tecnología de batería segura

La estabilidad térmica y química de los sistemas de almacenamiento en baterías LFP es superior a la de aquellos basados ​​en tecnologías de celdas fabricadas con otros materiales catódicos. Proporcionan mejores características de seguridad, especialmente en lo que respecta a posibles riesgos de incendio causados ​​por condiciones de sobrecarga o cortocircuito inadecuadas.

 

La menor densidad de energía de una celda de fosfato de hierro y litio proporciona protección adicional contra incendios. El enlace Fe-PO del material catódico en las celdas LFP es más fuerte que el enlace de los óxidos utilizados en otras celdas. Las células resistirán altas temperaturas sin descomponerse. Además, no se alcanzarán las temperaturas (> 400 °C) necesarias para liberar el oxígeno de este enlace y quemar el cátodo o provocar una fuga térmica, lo que hace que las baterías LFP sean, de hecho, incombustibles. Con estas ventajas se consideran intrínsecamente seguros.

Un sistema de gestión de baterías de alta calidad, como el proporcionado por RCT Power, reducirá al mínimo las cargas térmicas en el sistema de almacenamiento de baterías.

Desde el punto de vista actual, las baterías a base de fosfato de hierro y litio son una de las tecnologías de baterías más seguras.

 

Resumen rápido: almacenamiento en baterías de fosfato de hierro y litio

Actualmente, las baterías de fosfato de hierro y litio son el “estado del arte” para el almacenamiento de energía solar. Se caracterizan por una larga vida útil y una alta eficiencia. Los sistemas de almacenamiento con baterías de fosfato de hierro y litio son especialmente seguros y respetuosos con el medio ambiente.