Teknologi, fordele og omkostninger ved lithium-ion-batterier

Hvordan fungerer et lithium-ion-batteri? Hvilke fordele har det i forhold til et blybatteri? Hvornår betaler det sig at opbevare et lithium-ion-batteri?A litium-ion-batteri(kort: lithium-ion-batteri eller Li-ion-batteri) er den generiske betegnelse for akkumulatorer baseret på lithiumforbindelser i alle tre faser, i den negative elektrode, i den positive elektrode samt i elektrolytten, den elektrokemiske celle. Lithium-ion-batterier har høj specifik energi sammenlignet med andre typer batterier, men kræver elektroniske beskyttelseskredsløb i de fleste anvendelser, da de reagerer negativt på både dyb afladning og overopladning.Lithium-ion-solbatterier oplades med elektricitet fra solcelleanlægget og aflades igen efter behov. I lang tid blev blybatterier betragtet som den ideelle solenergiløsning til dette formål. Batterier baseret på lithium-ion-batterier har dog afgørende fordele, selvom købet stadig er forbundet med ekstra omkostninger, som dog tjenes ind igen gennem målrettet brug.Teknisk struktur og energilagringsadfærd for lithium-ion-batterierLithium-ion-batterier adskiller sig ikke fundamentalt fra blybatterier i deres generelle struktur. Kun ladningsbæreren er anderledes: Når batteriet oplades, "migrerer" lithium-ioner fra den positive elektrode til den negative elektrode på batteriet og forbliver "opbevaret" der, indtil batteriet aflades igen. Som elektroder anvendes normalt grafitledere af høj kvalitet. Der findes dog også varianter med jernledere eller koboltledere.Afhængigt af de anvendte ledere vil lithium-ion-batterier have forskellige spændinger. Selve elektrolytten skal være vandfri i et lithium-ion-batteri, da lithium og vand udløser en voldsom reaktion. I modsætning til deres blysyre-forgængere har moderne lithium-ion-batterier (næsten) ingen hukommelseseffekter eller selvafladninger, og lithium-ion-batterier bevarer deres fulde effekt i lang tid.Lithium-ion-akkumulatorer består normalt af de kemiske grundstoffer mangan, nikkel og kobolt. Kobolt (kemisk betegnelse: kobolt) er et sjældent grundstof og gør derfor produktionen af ​​litiumakkumulatorer dyrere. Derudover er kobolt skadeligt for miljøet. Derfor er der flere forskningsindsatser for at fremstille katodematerialet til lithium-ion-højspændingsbatterier uden kobolt.Fordele ved litium-ion-batterier i forhold til blybatterier◎Brugen af ​​moderne lithium-ion-batterier medfører en række fordele, som simple blybatterier ikke kan levere.◎For det første har de en meget længere levetid end blybatterier. Et litium-ion-batteri kan lagre solenergi i næsten 20 år.◎Antallet af opladningscyklusser og afladningsdybden er også mange gange større end med blybatterier.◎På grund af de forskellige materialer, der anvendes i produktionen, er lithium-ion-batterier også meget lettere end blybatterier og mere kompakte. De optager derfor mindre plads under installationen.◎Lithium-ion-batterier har også bedre lagringsegenskaber med hensyn til selvafladning.◎Derudover må man ikke glemme miljøaspektet: Fordi blybatterier ikke er særligt miljøvenlige i deres produktion på grund af det anvendte bly.Tekniske nøgletal for litium-ion-batterierPå den anden side skal det også nævnes, at der på grund af blybatteriers lange brugsperiode findes langt flere meningsfulde langtidsstudier end for de stadig helt nye lithium-ion-batterier, således at deres anvendelse og tilhørende omkostninger også kan beregnes bedre og mere pålideligt. Derudover er sikkerhedssystemet i moderne blybatterier til dels endnu bedre end i lithium-ion-batterier.Principielt er bekymringen for farlige defekter i litium-ion-celler heller ikke ubegrundet: For eksempel kan dendritter, dvs. spidse litiumaflejringer, dannes på anoden. Sandsynligheden for, at disse derefter udløser kortslutninger og dermed i sidste ende også forårsager en termisk runaway (en eksoterm reaktion med stærk, selvaccelererende varmeudvikling), er især stor i litiumceller, der indeholder cellekomponenter af lav kvalitet. I værste fald kan spredning af denne fejl til naboceller føre til en kædereaktion og en brand i batteriet.Men efterhånden som flere og flere kunder bruger lithium-ion-batterier som solcellebatterier, fører læringseffekterne fra producenter med større produktionsmængder også til yderligere tekniske forbedringer af lagringsydelsen og højere driftssikkerhed for lithium-ion-batterier samt yderligere omkostningsreduktioner. Den nuværende tekniske udviklingsstatus for lithium-ion-batterier kan opsummeres i følgende tekniske nøgletal:

Lagerkapacitet og omkostninger ved lithium-ion solbatterierPrisen på et lithium-ion solcellebatteri er generelt højere end prisen på et blybatteri. For eksempel blybatterier med en kapacitet på5 kWhkoster i øjeblikket i gennemsnit 800 dollars pr. kilowatt-time nominel kapacitet.Sammenlignelige lithium-systemer koster derimod 1.700 dollars pr. kilowatt-time. Forskellen mellem de billigste og dyreste systemer er dog betydeligt højere end for bly-systemer. For eksempel fås lithium-batterier med 5 kWh også for helt ned til 1.200 dollars pr. kWh.Trods de generelt højere anskaffelsesomkostninger er prisen på et lithium-ion solcellebatterisystem pr. lagret kilowatttime dog mere fordelagtig beregnet over hele levetiden, da lithium-ion-batterier leverer strøm i længere tid end blybatterier, som skal udskiftes efter en vis tidsperiode.Når man køber et batterilagringssystem til boliger, må man derfor ikke være bange for højere købsomkostninger, men skal altid afstemme den økonomiske effektivitet af et lithium-ion-batteri med den samlede levetid og antallet af lagrede kilowatttimer.Følgende formler kan bruges til at beregne alle nøgletal for et lithium-ion-batterilagringssystem til PV-systemer:1) Nominel kapacitet * opladningscyklusser = Teoretisk lagerkapacitet.2) Teoretisk lagerkapacitet * Effektivitet * Udladningsdybde = Brugbar lagerkapacitet3) Indkøbspris / Brugbar lagerkapacitet = Omkostninger pr. lagret kWh

BSLBATT: Producent af litium-ion solcellebatterierDer er i øjeblikket mange producenter og leverandører af lithium-ion-batterier.BSLBATT lithium-ion solcellebatterierBruge A-kvalitets LiFePo4-celler fra BYD, Nintec og CATL, kombinere dem og forsyne dem med et ladestyringssystem (batteristyringssystem) tilpasset til solcellelagring for at sikre korrekt og problemfri drift af hver enkelt lagringscelle samt hele systemet.