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. Questo impianto di produzione costruisce batterie dal 1971, ed è noto per la produzione di batterie di altissima qualità disponibili.
Queste batterie devono essere spedite come un articolo Hazmat con l’elettrolita installato.
Contattaci per un preventivo di spedizione. (La classe di trasporto è UN2795 Classe 8.)
Una breve storia della batteria NiFe
L’ultima batteria che comprerai mai?
Oltre un secolo fa, Thomas Edison trovò un progetto di batteria che considerava quasi perfetto. Oggi, le batterie al nichel-ferro (NiFe) hanno una versione aggiornata che è prodotta specificamente per i sistemi di energia off grid e rinnovabili.
Una batteria al nichel-ferro con elettrolita alcalino ricaricabile ha una grande capacità di stoccaggio (fino a 48 kilowattora) per sistemi a 12, 24 o 48 volt. Questa batteria quasi indistruttibile può essere scaricata all’80% della sua capacità senza alcun danno.
Alcune delle batterie di Edison sono ancora in funzione. Con un’aspettativa di vita di 30 anni, l’elettrolita può essere cambiato e la batteria è buona per altri 30 anni. L’idrossido di potassio è l’elettrolita che Edison ha usato per 25 anni di funzionamento. L’aggiunta di idrossido di litio aggiunge altri 5 anni al ciclo di vita previsto.
Come funzionano le batterie NiFe
Ogni gruppo di 10 celle a 1,2 volt, fa un modulo da 12 volt. Più batterie possono essere collegate in serie e in parallelo per ottenere tensioni più elevate e una maggiore capacità di ampere/ora.
La capacità di sopravvivere a cicli frequenti è dovuta alla bassa solubilità dei reagenti nell’elettrolita. A differenza delle batterie al piombo, le piastre della batteria NIFe non si dissolvono nell’elettrolita alcalino. Non c’è solfatazione perché le piastre non cambiano stato.
Confronto tra batterie al piombo e al nichel-ferro
Le batterie al piombo-acido sono suscettibili di danni a temperature superiori a 80F e inferiori a 32F. La struttura portante di una batteria al piombo potrebbe fondersi a temperature più alte. Le batterie al nichel-ferro hanno una struttura in acciaio. Le piastre di nichel e ferro non si dissolvono mai nell’elettrolito, ma rimangono sempre nella loro forma di metallo solido. Le basse temperature possono rallentare le prestazioni, ma quando la batteria si riscalda, non ci sarà mai alcuna perdita di capacità. Superando di gran lunga il ciclo di vita di 7 anni delle loro controparti al piombo, i sistemi di batterie al nichel-ferro stanno rapidamente diventando la scelta sensibile all’ambiente per i sistemi di energia off-grid e rinnovabile.
È importante confrontare gli ampere ore disponibili in queste batterie con gli ampere ore disponibili in una batteria al piombo acido.
Con il piombo acido si può scaricare solo dal 20 al 30% della capacità totale della batteria per ottenere 5 anni di vita. Questo significa sovradimensionare la batteria al piombo, che causa problemi con il numero di stringhe in parallelo e con l’avere gli ingressi adeguati per ricaricare una batteria enorme.
Filosofia di progettazione
Raccomandiamo un sistema bilanciato, che include avere una batteria che può essere ricaricata in un giorno con potenza extra per continuare a far funzionare i tuoi carichi allo stesso tempo.
Come esempio, confronta la batteria al nichel-ferro con una batteria al piombo da 24 volt e 1200 ampère ora con una profondità di scarica raccomandata del 30%. La batteria al piombo fornirebbe 360 ore di capacità disponibile. Al massimo, 600 ampere ore sarebbero disponibili se scaricate al 50%. Questo 50% di DOD ridurrà la vita di una batteria al piombo a meno di 5 anni. Per ottenere la stessa capacità con il nichel-ferro, consigliamo una batteria Ni-Fe da 500-600 Ah. La cella più piccola da 500 Ah sarebbe sufficiente e fornirebbe 350 Ah al 70% di profondità di scarica. La cella da 600 Ah sarebbe più che sufficiente e offre una maggiore capacità elettrolitica rispetto alla cella da 500Ah.
In questo esempio, la cella da 600Ah offrirebbe 480Ah di capacità disponibile con 80% DOD e 300Ah al 50% DOD.
Elettrolita
L’elettrolita alcalino nella batteria al nichel-ferro serie USA è una formula brevettata da Encell che consiste di KOH, (idrossido di potassio) e LIOH, (idrossido di litio). Questa nuova miscela elettrolitica fornirà oltre 11.000 cicli prima di aver bisogno di un rinfresco elettrolitico. In altre parole, questa batteria può funzionare per 30 anni prima di dover cambiare l’elettrolita. La soluzione combinata di idrossido di potassio e idrossido di litio migliora le prestazioni delle batterie (ad esempio la durata dei cicli, l’efficienza energetica, l’ampia gamma di temperature operative).
Le diverse concentrazioni standard di elettrolita permettono alla batteria NiFe di funzionare in una gamma di temperature da -4F a 140F, permettendo alla batteria di essere in grado di sopportare ampie fluttuazioni di temperatura che esistono in alcune regioni remote.
Le reazioni chimiche nella ricarica della batteria Edison Storage sono:
1. L’ossidazione da un ossido inferiore a uno superiore di nichel nella piastra positiva.
2. La riduzione da ossido ferroso a ferro metallico nella piastra negativa. L’ossidazione e la riduzione sono effettuate dall’ossigeno e dall’idrogeno liberati ai rispettivi poli dalla decomposizione elettrolitica dell’acqua durante la carica. La carica della piastra positiva è quindi semplicemente un processo di aumento della proporzione tra ossigeno e nichel.
Carica
L’azione che avviene in una cella Edison sia in carica che in scarica è un trasferimento di ossigeno da un elettrodo all’altro o da un gruppo di piastre all’altro. Questa è chiamata equazione di carica a sollevamento di ossigeno. In una cella carica, il materiale attivo della piastra positiva è superossidato (Nichel III, ossido-idrossido) e quello delle piastre negative FE(OH2) è in uno stato spugnoso o disossidato.
Il tasso di carica della batteria nichel-ferro può arrivare fino a C/5. Questa è la capacità della batteria X5, in ampere/ora. Per una batteria da 500 Ah il tasso C/1 è 500/5 o 100 ampere per ora di corrente di carica. È possibile caricare la batteria utilizzando qualsiasi MPPT o la maggior parte dei regolatori di carica PWM e ottenere una tensione di carica specifica.
La batteria al nichel-ferro è in grado di sopportare una carica boost e queste cariche di breve durata ad alto tasso possono essere date a condizione che la temperatura dell’elettrolita non superi i 115 gradi F. Queste cariche brevi sono molto efficienti e non causano danni. Tassi fino a tre volte il normale possono essere impiegati per periodi di 30 minuti e questo è normalmente fatto con un generatore. Normalmente la batteria viene caricata a 1,65 volt per cella. Con una batteria da 12 volt nominali usiamo tipicamente 10 celle da 1,2 volt. Quando si carica, questa batteria da 12 volt dovrebbe raggiungere una tensione di 16,5 volt.
Quando si lavora con inverter specifici, si può usare una cella in meno in serie. Questo permette di raggiungere le tensioni più alte per cella senza superare i limiti dell’inverter. Considerando che le batterie NiFe funzionano fino al 118% della capacità nominale, la perdita nominale di una singola cella non influisce sulla capacità totale.
A queste celle piace essere lavorate. Caricatele e spingete le vostre batterie con un carico pesante. Troverete che la batteria funzionerà meglio con un uso pesante che se la lasciate in uno stato di galleggiamento.
Scarica
Nella scarica le piastre positive si disossidano e l’ossigeno con la sua naturale affinità per il ferro, va alle piastre negative, ossidandole. È consentito scaricare continuamente fino al 25% sopra il normale. Questo sarebbe a C4. Occasionalmente e per brevi periodi, si possono raggiungere tassi fino a 6 volte il normale. Il normale sarebbe C/1.
Cura e manutenzione
Le batterie al nichel-ferro hanno il calandrone e perdono potenza quando non sono usate. Anche le batterie al piombo hanno la dissolvenza della calandra; tuttavia le batterie al piombo non si riprendono se la tensione si abbassa troppo spesso. Il nichel-ferro recupera totalmente da una bassa profondità di scarica e le batterie funzionano bene se usate quotidianamente. Le batterie richiedono un’annaffiatura con acqua distillata di tanto in tanto.
Spedizione
Queste batterie devono essere spedite come un articolo Hazmat con l’elettrolita installato.
Contattaci per un preventivo di spedizione. (La classe di trasporto è UN2795 Classe 8.)
Specifiche della serie industriale di batterie al ferro nichel
Garanzia aggiornata delle batterie al ferro nichel