تكنولوجيا ومزايا وتكاليف بطاريات الليثيوم أيون

كيف تعمل بطارية الليثيوم أيون؟ ما هي مزاياها مقارنةً ببطارية الرصاص الحمضية؟ متى يكون استخدام بطارية الليثيوم أيون لتخزين الطاقة مجديًا اقتصاديًا؟A بطارية ليثيوم أيونبطارية الليثيوم أيون (أو بطارية الليثيوم أيون اختصارًا) هي المصطلح العام للبطاريات التي تعتمد على مركبات الليثيوم في جميع مراحلها الثلاث: القطب السالب، والقطب الموجب، بالإضافة إلى الإلكتروليت (الخلية الكهروكيميائية). تتميز بطاريات الليثيوم أيون بكثافة طاقة عالية مقارنةً بأنواع البطاريات الأخرى، ولكنها تتطلب دوائر حماية إلكترونية في معظم التطبيقات، نظرًا لتأثرها السلبي بالتفريغ العميق والشحن الزائد.تُشحن بطاريات الليثيوم أيون الشمسية بالكهرباء من النظام الكهروضوئي وتُفرغ عند الحاجة. ولطالما اعتُبرت بطاريات الرصاص الحل الأمثل للطاقة الشمسية لهذا الغرض. ومع ذلك، تتمتع بطاريات الليثيوم أيون بمزايا حاسمة، على الرغم من أن شراءها لا يزال مرتبطًا بتكاليف إضافية، إلا أنها تُسترد من خلال الاستخدام الأمثل.البنية التقنية وسلوك تخزين الطاقة لبطاريات الليثيوم أيونلا تختلف بطاريات الليثيوم أيون جوهريًا عن بطاريات الرصاص الحمضية في بنيتها العامة. الاختلاف الوحيد يكمن في ناقل الشحنة: فعند شحن البطارية، تنتقل أيونات الليثيوم من القطب الموجب إلى القطب السالب، وتبقى هناك حتى يتم تفريغ البطارية مرة أخرى. تُستخدم عادةً موصلات جرافيت عالية الجودة كأقطاب كهربائية، ولكن توجد أيضًا أنواع أخرى بموصلات حديدية أو كوبالتية.تختلف فولتية بطاريات الليثيوم أيون باختلاف الموصلات المستخدمة. ويجب أن يكون المحلول الإلكتروليتي في هذه البطاريات خاليًا من الماء، لأن تفاعل الليثيوم مع الماء يُسبب تفاعلًا عنيفًا. وعلى عكس بطاريات الرصاص الحمضية السابقة، لا تُعاني بطاريات الليثيوم أيون الحديثة (تقريبًا) من تأثيرات الذاكرة أو التفريغ الذاتي، وتحتفظ بكامل طاقتها لفترة طويلة.تتكون بطاريات تخزين الطاقة الليثيوم أيون عادةً من العناصر الكيميائية المنغنيز والنيكل والكوبالت. يُعد الكوبالت عنصرًا نادرًا، مما يجعل إنتاج بطاريات تخزين الليثيوم أكثر تكلفة. إضافةً إلى ذلك، يُعد الكوبالت ضارًا بالبيئة. لذلك، تُبذل جهود بحثية مكثفة لإنتاج مادة الكاثود لبطاريات الليثيوم أيون عالية الجهد دون استخدام الكوبالت.مزايا بطاريات الليثيوم أيون مقارنة ببطاريات الرصاص الحمضية◎إن استخدام بطاريات الليثيوم أيون الحديثة يجلب معه عدداً من المزايا التي لا تستطيع بطاريات الرصاص الحمضية البسيطة توفيرها.◎أولاً، تتميز بطاريات الليثيوم أيون بعمر افتراضي أطول بكثير من بطاريات الرصاص الحمضية. فهي قادرة على تخزين الطاقة الشمسية لمدة تقارب 20 عامًا.◎كما أن عدد دورات الشحن وعمق التفريغ أكبر بكثير مما هو عليه الحال مع بطاريات الرصاص.◎بفضل المواد المختلفة المستخدمة في تصنيعها، تتميز بطاريات الليثيوم أيون بأنها أخف وزناً وأكثر إحكاماً من بطاريات الرصاص، وبالتالي تشغل مساحة أقل عند تركيبها.◎تتمتع بطاريات الليثيوم أيون أيضًا بخصائص تخزين أفضل من حيث التفريغ الذاتي.◎بالإضافة إلى ذلك، يجب ألا ننسى الجانب البيئي: لأن بطاريات الرصاص ليست صديقة للبيئة بشكل خاص في إنتاجها بسبب الرصاص المستخدم.أهم المؤشرات الفنية لبطاريات الليثيوم أيونمن جهة أخرى، تجدر الإشارة إلى أنه نظراً لطول فترة استخدام بطاريات الرصاص، تتوفر دراسات طويلة الأمد أكثر جدوى بكثير من تلك التي تُجرى على بطاريات الليثيوم أيون الحديثة نسبياً، مما يسمح بحساب استخدامها وتكاليفها المرتبطة بها بشكل أفضل وأكثر موثوقية. إضافةً إلى ذلك، فإن نظام الأمان في بطاريات الرصاص الحديثة أفضل جزئياً من نظام الأمان في بطاريات الليثيوم أيون.من حيث المبدأ، فإن المخاوف بشأن العيوب الخطيرة في خلايا أيونات الليثيوم ليست بلا أساس: فعلى سبيل المثال، قد تتشكل التشعبات، أي رواسب الليثيوم المدببة، على المصعد. ويزداد احتمال تسبب هذه التشعبات في حدوث دوائر قصر، وبالتالي التسبب في نهاية المطاف في هروب حراري (تفاعل طارد للحرارة مصحوب بتوليد حرارة عالية ومتسارعة ذاتيًا)، خاصةً في خلايا الليثيوم التي تحتوي على مكونات منخفضة الجودة. وفي أسوأ الأحوال، قد يؤدي انتشار هذا العيب إلى الخلايا المجاورة إلى تفاعل متسلسل واشتعال حريق في البطارية.مع ذلك، ومع تزايد استخدام بطاريات الليثيوم أيون كبطاريات للطاقة الشمسية، فإن خبرة الشركات المصنعة ذات الإنتاج الأكبر تُسهم في تحسين أداء التخزين وزيادة سلامة تشغيل بطاريات الليثيوم أيون، بالإضافة إلى خفض التكاليف. ويمكن تلخيص الوضع الحالي للتطور التقني لبطاريات الليثيوم أيون في المؤشرات التقنية الرئيسية التالية:

سعة التخزين وتكاليف بطاريات الليثيوم أيون الشمسيةتكون تكلفة بطارية الليثيوم أيون الشمسية أعلى عمومًا من تكلفة بطارية الرصاص الحمضية. على سبيل المثال، بطاريات الرصاص ذات سعة5 كيلوواط ساعةتبلغ التكلفة حاليًا في المتوسط ​​800 دولار لكل كيلوواط ساعة من السعة الاسمية.من ناحية أخرى، تبلغ تكلفة أنظمة الليثيوم المماثلة 1700 دولار لكل كيلوواط ساعة. ومع ذلك، فإن الفارق بين أرخص وأغلى الأنظمة أكبر بكثير من الفارق في أنظمة الرصاص. فعلى سبيل المثال، تتوفر بطاريات الليثيوم بسعة 5 كيلوواط ساعة بسعر يبدأ من 1200 دولار لكل كيلوواط ساعة.على الرغم من ارتفاع تكاليف الشراء بشكل عام، إلا أن تكلفة نظام بطاريات الليثيوم أيون الشمسية لكل كيلوواط ساعة مخزنة تكون أكثر ملاءمة عند حسابها على مدى عمر الخدمة بالكامل، لأن بطاريات الليثيوم أيون توفر الطاقة لفترة أطول من بطاريات الرصاص الحمضية، والتي يجب استبدالها بعد فترة زمنية معينة.لذلك، عند شراء نظام تخزين بطاريات سكني، يجب ألا يخاف المرء من ارتفاع تكاليف الشراء، ولكن يجب دائمًا ربط الكفاءة الاقتصادية لبطارية الليثيوم أيون بعمر الخدمة الكامل وعدد الكيلوواط ساعة المخزنة.يمكن استخدام الصيغ التالية لحساب جميع الأرقام الرئيسية لنظام تخزين بطاريات الليثيوم أيون لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية:1) السعة الاسمية * دورات الشحن = سعة التخزين النظرية.2) سعة التخزين النظرية * الكفاءة * عمق التفريغ = سعة التخزين القابلة للاستخدام3) تكلفة الشراء / سعة التخزين القابلة للاستخدام = تكلفة الكيلوواط/ساعة المخزنة

BSLBATT: شركة مصنعة لبطاريات الليثيوم أيون الشمسيةيوجد حاليًا العديد من مصنعي وموردي بطاريات الليثيوم أيون.بطاريات الليثيوم أيون الشمسية من نوع BSLBATTاستخدم خلايا LiFePo4 من الدرجة A من BYD و Nintec و CATL، وقم بدمجها، وزودها بنظام تحكم في الشحن (نظام إدارة البطارية) مُكيَّف لتخزين الطاقة الكهروضوئية لضمان التشغيل السليم والخالي من المشاكل لكل خلية تخزين فردية بالإضافة إلى النظام بأكمله.