Nickel Iron Battery (Industrial Series)

Advantages of Nickel Iron Batteries over Lead Acid Batteries

• Deeper depth of discharge
• More specific energy at recommended depth of discharge
• More volumetric energy density at recommended depth of discharge
• Capable of higher rate of charging
• Much longer cycle life
• Much longer shelf life
• Longer float charging life
• Higher efficiency
• Higher maximum operating temperature (air conditioning not required)
• Higher safe storage temperature
• No lead content
• No acid content

The Industrial Series Nickel Iron batteries are imported from one of the largest battery factories in the world, located in Sichuan province of Western China. Esta planta de producción ha estado construyendo baterías desde 1971, y es conocida por producir las baterías de más alta calidad disponibles.

Estas baterías tienen que ser enviadas como un artículo Hazmat con el electrolito instalado.
Contáctenos para una cotización de envío. (La clase de transporte es UN2795 Clase 8.)

Una breve historia de la batería de NiFe

¿La última batería que comprará?

Hace más de un siglo, Thomas Edison encontró un diseño de batería que consideró casi perfecto. Hoy en día, las baterías de níquel-hierro (NiFe) tienen una versión actualizada que se fabrica específicamente para sistemas de energía fuera de la red y renovables.

Una batería de níquel-hierro con electrolito alcalino rellenable tiene una gran capacidad de almacenamiento (hasta 48 kilovatios hora) para sistemas de 12, 24 o 48 voltios. Esta batería casi indestructible puede descargarse hasta el 80% de su capacidad sin sufrir ningún daño.

Algunas de las baterías de Edison siguen funcionando. Con una esperanza de vida de 30 años, el electrolito se puede cambiar y la batería es buena para otros 30 años. El hidróxido de potasio es el electrolito que Edison utilizó durante 25 años de funcionamiento. La adición de hidróxido de litio añade otros 5 años al ciclo de vida esperado.

Cómo funcionan las baterías de NiFe

Cada grupo de 10 celdas a 1,2 voltios, forma un módulo de 12 voltios. Se pueden conectar varias baterías en serie y en paralelo para obtener voltajes más altos y más capacidad de amperios hora.

La capacidad de sobrevivir a ciclos frecuentes se debe a la baja solubilidad de los reactivos en el electrolito. A diferencia de las baterías de plomo-ácido, las placas de la batería NIFe no se disuelven en el electrolito alcalino. No hay sulfatación porque las placas no cambian de estado.

Comparación de las baterías de plomo-ácido y de níquel-hierro

Las baterías de plomo-ácido son susceptibles de sufrir daños a temperaturas superiores a 80F e inferiores a 32F. La estructura de soporte de una batería de plomo-ácido podría fundirse a temperaturas más altas. Las baterías de níquel-hierro tienen una construcción de acero. Las placas de níquel y hierro nunca se disuelven en el electrolito; siempre permanecen en su forma metálica sólida. Las bajas temperaturas pueden ralentizar el rendimiento, pero cuando la batería se calienta de nuevo, nunca habrá ninguna pérdida de capacidad.

Utilizar el níquel hierro para sus necesidades de almacenamiento de energía renovable o fuera de la red es una gran idea. Superando ampliamente el ciclo de vida de 7 años de sus homólogas de plomo-ácido, los sistemas de baterías de níquel-hierro se están convirtiendo rápidamente en la opción más respetuosa con el medio ambiente para los sistemas de energía renovable y fuera de la red.

Es importante comparar los amperios-hora disponibles en estas baterías con los amperios-hora disponibles en una batería de plomo-ácido.

Con el plomo-ácido sólo se puede descargar entre el 20 y el 30% de la capacidad total de la batería para obtener 5 años de vida. Esto significa sobredimensionar la batería de plomo-ácido, lo que provoca problemas con el número de cadenas en paralelo y con tener las entradas adecuadas para recargar una batería enorme.

Filosofía de diseño

Recomendamos un sistema equilibrado, lo que incluye tener una batería que pueda recargarse en un día con energía extra para seguir haciendo funcionar sus cargas al mismo tiempo.

Como ejemplo, compare la batería de níquel-hierro con una batería de plomo-ácido de 24 voltios y 1200 amperios hora con una profundidad de descarga recomendada del 30%. La batería de plomo-ácido proporcionaría 360 amperios hora de capacidad disponible. Como máximo, se dispondría de 600 amperios hora si se descargara al 50%. Esta profundidad de descarga del 50% acortará la vida de una batería de plomo-ácido a menos de 5 años. Para conseguir la misma capacidad con níquel hierro, recomendaríamos una batería de Ni-Fe de 500-600 Ah. La célula más pequeña de 500 Ah sería suficiente y proporcionaría 350 Ah a una profundidad de descarga del 70%. La célula de 600 Ah sería más que suficiente y ofrece una mayor capacidad de electrolito que el tamaño de la célula de 500 Ah.

En este ejemplo, la célula de 600 Ah ofrecería 480 Ah de capacidad disponible con el 80% de DOD y 300 Ah al 50% de DOD.

El electrolito

El electrolito alcalino de la batería de níquel hierro de la serie USA es una fórmula patentada por Encell que consiste en KOH, (hidróxido de potasio) y LIOH, (hidróxido de litio). Esta nueva mezcla de electrolitos proporcionará más de 11.000 ciclos antes de necesitar una renovación del electrolito. En otras palabras, esta batería puede funcionar durante 30 años antes de necesitar un cambio de electrolito. La solución combinada de hidróxido de potasio e hidróxido de litio mejora el rendimiento de las baterías (por ejemplo, la duración de los ciclos, la eficiencia energética y el amplio rango de temperaturas de funcionamiento).

Las diferentes concentraciones estándar de electrolito permiten que la batería de NiFe funcione dentro de un rango de temperaturas de -4F a 140F, lo que permite que la batería sea capaz de soportar las amplias fluctuaciones de temperatura que existen en algunas regiones remotas.

Las reacciones químicas en la carga de la batería Edison Storage son:

1. La oxidación de un óxido inferior a uno superior de níquel en la placa positiva.

2. La reducción de óxido ferroso a hierro metálico en la placa negativa. La oxidación y la reducción son realizadas por el oxígeno y el hidrógeno liberados en los polos respectivos por la descomposición electrolítica del agua durante la carga. La carga de la placa positiva es, por tanto, simplemente un proceso de aumento de la proporción de oxígeno respecto al níquel.

Carga

La acción que tiene lugar en una célula Edison tanto en la carga como en la descarga es una transferencia de oxígeno de un electrodo a otro o de un grupo de placas a otro. Esto se denomina ecuación de carga de oxigenación. En una pila cargada, el material activo de la placa positiva está superoxidado (Níquel III, óxido-hidróxido) y el de las placas negativas FE(OH2) está en un estado esponjoso o desoxidado.

La velocidad de carga de la pila de níquel-hierro puede ser tan alta como C/5. Esta es la capacidad de la batería X5, en amperios hora. Para una batería de 500 Ah la tasa C/1 es 500/5 o 100 amperios por hora de corriente de carga. Puede cargar la batería utilizando cualquier MPPT o la mayoría de los controladores de carga PWM y lograr un voltaje de carga específico.

La batería de níquel hierro es capaz de soportar una carga de refuerzo y estas cargas de alta tasa de corta duración se pueden dar siempre que la temperatura del electrolito no supere los 115 grados F. Estas cargas cortas son muy eficientes y no causan ninguna lesión. Se pueden emplear tasas hasta tres veces superiores a las normales durante períodos de 30 minutos y esto se hace normalmente con un generador. Normalmente la batería se carga a 1,65 voltios por celda. Con una batería de 12 voltios nominales solemos utilizar 10 celdas de 1,2 voltios. Al cargar, esta batería de 12 voltios debería alcanzar un voltaje de 16,5 voltios.

Cuando se trabaja con inversores específicos, se puede utilizar una célula menos en serie. Esto permite alcanzar los voltajes más altos por celda sin sobrepasar los límites del inversor. Teniendo en cuenta que las baterías de NiFe rinden hasta el 118% de la capacidad nominal, la pérdida nominal de una sola célula no afecta a la capacidad total.

A estas células les gusta trabajar. Cárguelas y haga que sus baterías trabajen duro con una carga pesada. Verá que la batería funcionará mejor con un uso intensivo que si la deja en estado de flotación.

Descarga

En la descarga las placas positivas se desoxidan y el oxígeno, con su afinidad natural por el hierro, va a las placas negativas, oxidándolas. Se puede descargar continuamente hasta un 25% por encima de lo normal. Esto sería en C4. Ocasionalmente y por periodos cortos, se pueden alcanzar tasas de hasta 6 veces lo normal. Lo normal sería C/1.

Cuidado y mantenimiento

Las baterías de hierro-níquel tienen desvanecimiento por calandrado y pierden energía cuando no se utilizan. Las baterías de plomo-ácido también tienen calender fade; sin embargo, las baterías de plomo-ácido no se recuperan si el voltaje baja demasiado a menudo. Las de níquel-hierro se recuperan totalmente de una baja profundidad de descarga y las baterías funcionan bien cuando se utilizan a diario. Las baterías requieren ser regadas con agua destilada de vez en cuando.

Envío

Estas baterías tienen que ser enviadas como un artículo Hazmat con el electrolito instalado.
Contáctenos para una cotización de envío. (La clase de transporte es UN2795 Clase 8.)

Especificaciones de la serie industrial de baterías de níquel hierro

Garantía actualizada de las baterías de níquel hierro