Τεχνολογία, πλεονεκτήματα και κόστος μπαταριών ιόντων λιθίου

Πώς λειτουργεί μια μπαταρία ιόντων λιθίου; Ποια πλεονεκτήματα έχει σε σχέση με μια μπαταρία μολύβδου-οξέος; Πότε αποδίδει η αποθήκευση σε μια μπαταρία ιόντων λιθίου;A μπαταρία ιόντων λιθίου(συντομογραφία: μπαταρία ιόντων λιθίου ή μπαταρία ιόντων λιθίου) είναι ο γενικός όρος για τους συσσωρευτές που βασίζονται σε ενώσεις λιθίου και στις τρεις φάσεις, στο αρνητικό ηλεκτρόδιο, στο θετικό ηλεκτρόδιο καθώς και στον ηλεκτρολύτη, το ηλεκτροχημικό στοιχείο. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν υψηλή ειδική ενέργεια σε σύγκριση με άλλους τύπους μπαταριών, αλλά απαιτούν ηλεκτρονικά κυκλώματα προστασίας στις περισσότερες εφαρμογές, καθώς αντιδρούν αρνητικά τόσο στη βαθιά εκφόρτιση όσο και στην υπερφόρτιση.Οι ηλιακές μπαταρίες ιόντων λιθίου φορτίζονται με ηλεκτρική ενέργεια από το φωτοβολταϊκό σύστημα και εκφορτίζονται ξανά ανάλογα με τις ανάγκες. Για μεγάλο χρονικό διάστημα, οι μπαταρίες μολύβδου θεωρούνταν η ιδανική λύση ηλιακής ενέργειας για αυτόν τον σκοπό. Ωστόσο, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν καθοριστικά πλεονεκτήματα, αν και η αγορά τους εξακολουθεί να συνδέεται με πρόσθετο κόστος, το οποίο ωστόσο αποσβένεται μέσω στοχευμένης χρήσης.Τεχνική Δομή και Συμπεριφορά Αποθήκευσης Ενέργειας των Μπαταριών Ιόντων ΛιθίουΟι μπαταρίες ιόντων λιθίου δεν διαφέρουν ουσιαστικά από τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος στη γενική τους δομή. Μόνο ο φορέας φόρτισης είναι διαφορετικός: Όταν η μπαταρία φορτίζεται, τα ιόντα λιθίου "μεταναστεύουν" από το θετικό ηλεκτρόδιο στο αρνητικό ηλεκτρόδιο της μπαταρίας και παραμένουν "αποθηκευμένα" εκεί μέχρι να αποφορτιστεί ξανά η μπαταρία. Αγωγοί γραφίτη υψηλής ποιότητας χρησιμοποιούνται συνήθως ως ηλεκτρόδια. Ωστόσο, υπάρχουν επίσης παραλλαγές με αγωγούς σιδήρου ή αγωγούς κοβαλτίου.Ανάλογα με τους αγωγούς που χρησιμοποιούνται, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου θα έχουν διαφορετικές τάσεις. Ο ίδιος ο ηλεκτρολύτης πρέπει να είναι απαλλαγμένος από νερό σε μια μπαταρία ιόντων λιθίου, καθώς το λίθιο και το νερό προκαλούν μια βίαιη αντίδραση. Σε αντίθεση με τους προκατόχους τους μολύβδου-οξέος, οι σύγχρονες μπαταρίες ιόντων λιθίου δεν έχουν (σχεδόν) φαινόμενα μνήμης ή αυτοεκφορτίσεις, και οι μπαταρίες ιόντων λιθίου διατηρούν την πλήρη ισχύ τους για μεγάλο χρονικό διάστημα.Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου συνήθως αποτελούνται από τα χημικά στοιχεία μαγγάνιο, νικέλιο και κοβάλτιο. Το κοβάλτιο (χημικός όρος: κοβάλτιο) είναι ένα σπάνιο στοιχείο και ως εκ τούτου καθιστά την παραγωγή μπαταριών αποθήκευσης λιθίου πιο ακριβή. Επιπλέον, το κοβάλτιο είναι επιβλαβές για το περιβάλλον. Ως εκ τούτου, υπάρχουν πολλαπλές ερευνητικές προσπάθειες για την παραγωγή του υλικού καθόδου για μπαταρίες ιόντων λιθίου υψηλής τάσης χωρίς κοβάλτιο.Πλεονεκτήματα των μπαταριών ιόντων λιθίου έναντι των μπαταριών μολύβδου-οξέος◎Η χρήση σύγχρονων μπαταριών ιόντων λιθίου προσφέρει μια σειρά από πλεονεκτήματα που οι απλές μπαταρίες μολύβδου-οξέος δεν μπορούν να προσφέρουν.◎Καταρχάς, έχουν πολύ μεγαλύτερη διάρκεια ζωής από τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος. Μια μπαταρία ιόντων λιθίου είναι ικανή να αποθηκεύει ηλιακή ενέργεια για περίοδο σχεδόν 20 ετών.◎Ο αριθμός των κύκλων φόρτισης και το βάθος εκφόρτισης είναι επίσης πολλές φορές μεγαλύτεροι από ό,τι με τις μπαταρίες μολύβδου.◎Λόγω των διαφορετικών υλικών που χρησιμοποιούνται στην παραγωγή, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι επίσης πολύ ελαφρύτερες από τις μπαταρίες μολύβδου και πιο συμπαγείς. Επομένως, καταλαμβάνουν λιγότερο χώρο κατά την εγκατάσταση.◎Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου έχουν επίσης καλύτερες ιδιότητες αποθήκευσης όσον αφορά την αυτοεκφόρτιση.◎Επιπλέον, δεν πρέπει να ξεχνάμε την περιβαλλοντική πτυχή: Επειδή οι μπαταρίες μολύβδου δεν είναι ιδιαίτερα φιλικές προς το περιβάλλον στην παραγωγή τους λόγω του μολύβδου που χρησιμοποιείται.Τεχνικά Βασικά Στοιχεία των Μπαταριών Ιόντων ΛιθίουΑπό την άλλη πλευρά, πρέπει επίσης να αναφερθεί ότι, λόγω της μακράς περιόδου χρήσης των μπαταριών μολύβδου, υπάρχουν πολύ πιο ουσιαστικές μακροπρόθεσμες μελέτες από ό,τι για τις ακόμη πολύ νέες μπαταρίες ιόντων λιθίου, έτσι ώστε η χρήση τους και το σχετικό κόστος να μπορούν επίσης να υπολογιστούν καλύτερα και πιο αξιόπιστα. Επιπλέον, το σύστημα ασφαλείας των σύγχρονων μπαταριών μολύβδου είναι εν μέρει ακόμη καλύτερο από αυτό των μπαταριών ιόντων λιθίου.Κατ' αρχήν, η ανησυχία για επικίνδυνα ελαττώματα στα στοιχεία ιόντων λιθίου δεν είναι επίσης αβάσιμη: Για παράδειγμα, δενδρίτες, δηλαδή αιχμηρές εναποθέσεις λιθίου, μπορούν να σχηματιστούν στην άνοδο. Η πιθανότητα αυτά στη συνέχεια να προκαλέσουν βραχυκυκλώματα και, ως εκ τούτου, τελικά να προκαλέσουν και θερμική διαφυγή (μια εξώθερμη αντίδραση με ισχυρή, αυτοεπιταχυνόμενη παραγωγή θερμότητας), είναι ιδιαίτερα δεδομένη σε στοιχεία λιθίου που περιέχουν εξαρτήματα στοιχείων χαμηλής ποιότητας. Στη χειρότερη περίπτωση, η διάδοση αυτού του σφάλματος σε γειτονικά στοιχεία μπορεί να οδηγήσει σε αλυσιδωτή αντίδραση και πυρκαγιά στην μπαταρία.Ωστόσο, καθώς όλο και περισσότεροι πελάτες χρησιμοποιούν μπαταρίες ιόντων λιθίου ως ηλιακές μπαταρίες, τα μαθησιακά αποτελέσματα των κατασκευαστών με μεγαλύτερες ποσότητες παραγωγής οδηγούν επίσης σε περαιτέρω τεχνικές βελτιώσεις στην απόδοση αποθήκευσης και υψηλότερη λειτουργική ασφάλεια των μπαταριών ιόντων λιθίου, καθώς και σε περαιτέρω μειώσεις κόστους. Η τρέχουσα κατάσταση τεχνικής ανάπτυξης των μπαταριών ιόντων λιθίου μπορεί να συνοψιστεί στα ακόλουθα βασικά τεχνικά στοιχεία:

Χωρητικότητα αποθήκευσης και κόστος ηλιακών μπαταριών ιόντων λιθίουΤο κόστος μιας ηλιακής μπαταρίας ιόντων λιθίου είναι γενικά υψηλότερο από αυτό μιας μπαταρίας μολύβδου-οξέος. Για παράδειγμα, οι μπαταρίες μολύβδου με χωρητικότητα5 kWhκοστίζουν σήμερα κατά μέσο όρο 800 δολάρια ανά κιλοβατώρα ονομαστικής χωρητικότητας.Από την άλλη πλευρά, τα συγκρίσιμα συστήματα λιθίου κοστίζουν 1.700 δολάρια ανά κιλοβατώρα. Ωστόσο, η διαφορά μεταξύ των φθηνότερων και των ακριβότερων συστημάτων είναι σημαντικά υψηλότερη από ό,τι για τα συστήματα μολύβδου. Για παράδειγμα, οι μπαταρίες λιθίου με 5 kWh διατίθενται επίσης για μόλις 1.200 δολάρια ανά kWh.Παρά το γενικά υψηλότερο κόστος αγοράς, ωστόσο, το κόστος ενός συστήματος ηλιακών μπαταριών ιόντων λιθίου ανά αποθηκευμένη κιλοβατώρα είναι πιο ευνοϊκό υπολογισμένο σε όλη τη διάρκεια ζωής, καθώς οι μπαταρίες ιόντων λιθίου παρέχουν ενέργεια για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα από τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος, οι οποίες πρέπει να αντικαθίστανται μετά από ένα ορισμένο χρονικό διάστημα.Επομένως, όταν αγοράζετε ένα οικιακό σύστημα αποθήκευσης μπαταρίας, δεν πρέπει να σας τρομάζει το υψηλότερο κόστος αγοράς, αλλά πρέπει πάντα να συσχετίζετε την οικονομική απόδοση μιας μπαταρίας ιόντων λιθίου με τη συνολική διάρκεια ζωής και τον αριθμό των αποθηκευμένων κιλοβατωρών.Οι ακόλουθοι τύποι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον υπολογισμό όλων των βασικών μεγεθών ενός συστήματος αποθήκευσης μπαταριών ιόντων λιθίου για φωτοβολταϊκά συστήματα:1) Ονομαστική χωρητικότητα * κύκλοι φόρτισης = Θεωρητική χωρητικότητα αποθήκευσης.2) Θεωρητική χωρητικότητα αποθήκευσης * Απόδοση * Βάθος εκκένωσης = Χρησιμοποιήσιμη χωρητικότητα αποθήκευσης3) Κόστος αγοράς / Ωφέλιμη χωρητικότητα αποθήκευσης = Κόστος ανά αποθηκευμένη kWh

BSLBATT: Κατασκευαστής ηλιακών μπαταριών ιόντων λιθίουΑυτή τη στιγμή υπάρχουν πολλοί κατασκευαστές και προμηθευτές μπαταριών ιόντων λιθίου.Ηλιακές μπαταρίες ιόντων λιθίου BSLBATTχρησιμοποιούν στοιχεία LiFePo4 κατηγορίας Α από τις BYD, Nintec και CATL, τα συνδυάζουν και τα παρέχουν με ένα σύστημα ελέγχου φόρτισης (σύστημα διαχείρισης μπαταρίας) προσαρμοσμένο στην αποθήκευση φωτοβολταϊκής ενέργειας, ώστε να διασφαλίζεται η σωστή και απρόσκοπτη λειτουργία κάθε μεμονωμένου στοιχείου αποθήκευσης, καθώς και ολόκληρου του συστήματος.