Technologie, výhody a náklady na lithium-iontové baterie

Jak funguje lithium-iontová baterie? Jaké má výhody oproti olověné baterii? Kdy se vyplatí používat lithium-iontovou baterii?A lithium-iontová baterie(zkráceně: lithium-iontová baterie nebo Li-ion baterie) je obecný termín pro akumulátory založené na lithiových sloučeninách ve všech třech fázích, v záporné elektrodě, v kladné elektrodě a také v elektrolytu, elektrochemickém článku. Lithium-iontové baterie mají ve srovnání s jinými typy baterií vysokou měrnou energii, ale ve většině aplikací vyžadují elektronické ochranné obvody, protože negativně reagují jak na hluboké vybití, tak na přebití.Lithium-iontové solární baterie se nabíjejí elektřinou z fotovoltaického systému a podle potřeby se znovu vybíjejí. Po dlouhou dobu byly olověné baterie považovány za ideální solární řešení pro tento účel. Baterie založené na lithium-iontových bateriích však mají rozhodující výhody, i když jejich nákup je stále spojen s dodatečnými náklady, které se však cíleným používáním vrátí.Technická struktura a chování lithium-iontových baterií při skladování energieLithium-iontové baterie se svou obecnou strukturou zásadně neliší od olověných baterií. Liší se pouze nosič náboje: Při nabíjení baterie lithiové ionty „migrují“ z kladné elektrody na zápornou elektrodu baterie a zůstávají tam „uloženy“, dokud se baterie znovu nevybije. Jako elektrody se obvykle používají vysoce kvalitní grafitové vodiče. Existují však i varianty se železnými vodiči nebo kobaltovými vodiči.V závislosti na použitých vodičích budou mít lithium-iontové baterie různá napětí. Samotný elektrolyt musí být v lithium-iontové baterii bez vody, protože lithium a voda vyvolávají prudkou reakci. Na rozdíl od svých olověných předchůdců nemají moderní lithium-iontové baterie (téměř) žádný paměťový efekt ani samovybíjení a lithium-iontové baterie si dlouho zachovávají plný výkon.Lithium-iontové akumulátory se obvykle skládají z chemických prvků manganu, niklu a kobaltu. Kobalt (chemický termín: kobalt) je vzácný prvek, a proto prodražuje výrobu lithiových akumulátorů. Kobalt je navíc škodlivý pro životní prostředí. Proto probíhá mnoho výzkumných snah o výrobu katodového materiálu pro lithium-iontové vysokonapěťové baterie bez kobaltu.Výhody lithium-iontových baterií oproti olověným bateriím◎Používání moderních lithium-iontových baterií s sebou přináší řadu výhod, které běžné olověné baterie nemohou poskytnout.◎V první řadě mají mnohem delší životnost než olověné baterie. Lithium-iontová baterie je schopna ukládat solární energii po dobu téměř 20 let.◎Počet nabíjecích cyklů a hloubka vybití je také mnohonásobně vyšší než u olověných baterií.◎Díky odlišným materiálům použitým při výrobě jsou lithium-iontové baterie také mnohem lehčí než olověné baterie a kompaktnější. Proto při instalaci zabírají méně místa.◎Lithium-iontové baterie mají také lepší skladovací vlastnosti, pokud jde o samovybíjení.◎Kromě toho nesmíme zapomínat na environmentální aspekt: ​​Olověné baterie totiž nejsou při své výrobě nijak zvlášť šetrné k životnímu prostředí kvůli použitému olovu.Klíčové technické údaje o lithium-iontových bateriíchNa druhou stranu je třeba zmínit, že vzhledem k dlouhé době používání olověných baterií existuje mnohem více smysluplných dlouhodobých studií než u stále ještě velmi nových lithium-iontových baterií, takže jejich používání a související náklady lze také lépe a spolehlivěji vypočítat. Bezpečnostní systém moderních olověných baterií je navíc zčásti dokonce lepší než u lithium-iontových baterií.V zásadě nejsou obavy z nebezpečných vad v lithium-iontových článcích ani neopodstatněné: Například se na anodě mohou tvořit dendrity, tj. špičaté lithiové usazeniny. Pravděpodobnost, že ty pak způsobí zkraty a tím nakonec i tepelný únik (exotermická reakce se silným, samovolně se urychlujícím vývojem tepla), je obzvláště vysoká u lithiových článků, které obsahují nekvalitní součásti. V nejhorším případě může šíření této vady do sousedních článků vést k řetězové reakci a požáru baterie.Nicméně, s tím, jak stále více zákazníků používá lithium-iontové baterie jako solární baterie, vedou výrobci s většími výrobními objemy k dalším technickým vylepšením výkonu úložiště a vyšší provozní bezpečnosti lithium-iontových baterií a také k dalšímu snižování nákladů. Aktuální stav technického vývoje lithium-iontových baterií lze shrnout v následujících technických klíčových ukazatelích:

Skladovací kapacita a náklady na lithium-iontové solární baterieCena lithium-iontové solární baterie je obecně vyšší než cena olověné baterie. Například olověné baterie s kapacitou5 kWhv současnosti stojí průměrně 800 dolarů za kilowatthodinu nominální kapacity.Srovnatelné lithiové systémy naopak stojí 1 700 dolarů za kilowatthodinu. Rozdíl mezi nejlevnějšími a nejdražšími systémy je však výrazně vyšší než u olověných systémů. Například lithiové baterie s kapacitou 5 kWh jsou k dispozici již od 1 200 dolarů za kWh.Navzdory obecně vyšším pořizovacím nákladům jsou však náklady na lithium-iontový solární bateriový systém na uloženou kilowatthodinu příznivější, pokud se počítá s celou životností, protože lithium-iontové baterie poskytují energii déle než olověné baterie, které je nutné po určité době vyměnit.Proto se při nákupu rezidenčního bateriového úložného systému nesmíme bát vyšších pořizovacích nákladů, ale vždy je třeba vztáhnout ekonomickou efektivitu lithium-iontové baterie k celkové životnosti a počtu uložených kilowatthodin.Pro výpočet všech klíčových ukazatelů lithium-iontového bateriového úložného systému pro fotovoltaické systémy lze použít následující vzorce:1) Jmenovitá kapacita * počet nabíjecích cyklů = teoretická úložná kapacita.2) Teoretická skladovací kapacita * Účinnost * Hloubka vybíjení = Využitelná skladovací kapacita3) Pořizovací cena / Využitelná skladovací kapacita = Cena za uloženou kWh

BSLBATT: Výrobce lithium-iontových solárních bateriíV současné době existuje mnoho výrobců a dodavatelů lithium-iontových baterií.Lithium-iontové solární baterie BSLBATTpoužít články LiFePo4 třídy A od společností BYD, Nintec a CATL, zkombinovat je a vybavit systémem řízení nabíjení (systémem správy baterií) přizpůsobeným pro fotovoltaické ukládání energie, aby byl zajištěn správný a bezproblémový provoz každého jednotlivého článku i celého systému.