Liitiumioonakude tehnoloogia, eelised ja kulud

Kuidas liitiumioonaku töötab? Millised on selle eelised pliiaku ees? Millal tasub liitiumioonaku kasutamine end ära?A liitiumioonaku(lühend: liitiumioonaku või Li-ioon aku) on üldnimetus akude kohta, mis põhinevad liitiumühenditel kõigis kolmes faasis – negatiivses elektroodis, positiivses elektroodis ja elektrolüüdis ehk elektrokeemilises elemendis. Liitiumioonakudel on teist tüüpi akudega võrreldes kõrge erienergia, kuid enamikus rakendustes vajavad nad elektroonilisi kaitseahelaid, kuna need reageerivad negatiivselt nii sügavale tühjenemisele kui ka ülelaadimisele.Liitiumioonakusid laetakse fotogalvaanilise süsteemi elektriga ja tühjendatakse vastavalt vajadusele. Pikka aega peeti pliiakusid selleks otstarbeks ideaalseks päikeseenergia lahenduseks. Liitiumioonakudel on aga otsustavad eelised, kuigi ostmisega kaasnevad siiski lisakulud, mis aga sihipärase kasutamise korral tasa teenitakse.Liitiumioonakude tehniline struktuur ja energia salvestamise käitumineLiitiumioonakud ei erine oma üldise struktuuri poolest pliiakudest põhimõtteliselt. Erinev on ainult laengukandja: aku laadimisel "migreeruvad" liitiumioonid aku positiivselt elektroodilt negatiivsele elektroodile ja jäävad sinna "salvestuma", kuni aku uuesti tühjeneb. Elektroodidena kasutatakse tavaliselt kvaliteetseid grafiitjuhte. Siiski on ka variante rauast või koobaltist juhtidega.Sõltuvalt kasutatavatest juhtidest on liitiumioonakudel erinev pinge. Liitiumioonaku elektrolüüt ise peab olema veevaba, kuna liitium ja vesi vallandavad ägeda reaktsiooni. Erinevalt oma pliiakudest eelkäijatest pole tänapäevastel liitiumioonakudel (peaaegu) mäluefekte ega isetühjenemist ning liitiumioonakud säilitavad oma täisvõimsuse pikka aega.Liitiumioonakud koosnevad tavaliselt keemilistest elementidest mangaan, nikkel ja koobalt. Koobalt (keemiline termin: koobalt) on haruldane element ja seetõttu muudab liitiumioonakude tootmise kallimaks. Lisaks on koobalt keskkonnale kahjulik. Seetõttu tehakse mitmeid uuringuid, et toota liitiumioonakude katoodmaterjali ilma koobaltita.Liitiumioonakude eelised pliiakude ees◎Kaasaegsete liitiumioonakude kasutamine toob kaasa hulga eeliseid, mida lihtsad pliiakud pakkuda ei suuda.◎Esiteks on neil palju pikem kasutusiga kui pliiakudel. Liitiumioonaku suudab päikeseenergiat salvestada peaaegu 20 aastat.◎Laadimistsüklite arv ja tühjenemissügavus on samuti mitu korda suuremad kui pliiakudel.◎Tänu tootmises kasutatavatele erinevatele materjalidele on liitiumioonakud ka palju kergemad ja kompaktsemad kui pliiakud. Seetõttu võtavad need paigaldamise ajal vähem ruumi.◎Liitiumioonakudel on ka paremad salvestusomadused isetühjenemise osas.◎Lisaks ei tohi unustada keskkonnaaspekti: kuna pliiakud ei ole oma tootmises kasutatava plii tõttu eriti keskkonnasõbralikud.Liitiumioonakude tehnilised põhinäitajadTeisest küljest tuleb mainida ka seda, et pliiakude pika kasutusaja tõttu on olemas palju sisukamaid pikaajalisi uuringuid kui veel väga uute liitiumioonakude kohta, mistõttu saab ka nende kasutamist ja sellega seotud kulusid paremini ja usaldusväärsemalt arvutada. Lisaks on tänapäevaste pliiakude ohutussüsteem osaliselt isegi parem kui liitiumioonakudel.Põhimõtteliselt pole ka mure liitiumioonakude ohtlike defektide pärast alusetu: näiteks võivad anoodile tekkida dendriidid ehk teravatipulised liitiumiladestused. Tõenäosus, et need omakorda vallandavad lühised ja seeläbi lõppkokkuvõttes põhjustavad ka termilise läbimurde (eksotermiline reaktsioon tugeva, iseenesest kiireneva soojuse tekkega), on eriti suur liitiumpatareides, mis sisaldavad madala kvaliteediga elementide komponente. Halvimal juhul võib selle vea levimine naaberpatareidesse põhjustada ahelreaktsiooni ja aku tulekahju.Kuna üha rohkem kliente kasutab liitiumioonakusid päikesepatareidena, viivad suuremate tootmismahtudega tootjate õppetunnid ka liitiumioonakude salvestusvõime ja tööohutuse edasise tehnilise täiustamiseni ning ka kulude edasise vähendamiseni. Liitiumioonakude praegust tehnilist arengut saab kokku võtta järgmiste tehniliste põhinäitajatega:

Liitiumioonakude salvestusmaht ja kuludLiitiumioonaku hind on üldiselt kõrgem kui pliiakul. Näiteks pliiakud mahutavusega5 kWhmaksab praegu keskmiselt 800 dollarit nimivõimsuse kilovatt-tunni kohta.Võrreldavad liitiumsüsteemid maksavad seevastu 1700 dollarit kilovatt-tunni kohta. Odavaimate ja kallimate süsteemide vahe on aga oluliselt suurem kui pliisüsteemidel. Näiteks on 5 kWh liitiumakud saadaval ka hinnaga alates 1200 dollarist kWh kohta.Vaatamata üldiselt kõrgematele ostukuludele on liitiumioonakusüsteemi hind salvestatud kilovatt-tunni kohta kogu kasutusea peale arvutatuna siiski soodsam, kuna liitiumioonakud pakuvad energiat kauem kui pliiakud, mis tuleb teatud aja möödudes välja vahetada.Seetõttu ei tohiks elamu akusalvestussüsteemi ostmisel karta kõrgemaid ostukulusid, vaid liitiumioonaku majanduslikku efektiivsust tuleb alati seostada kogu kasutusea ja salvestatud kilovatt-tundide arvuga.PV-süsteemide liitiumioonakude salvestussüsteemi kõigi põhinäitajate arvutamiseks saab kasutada järgmisi valemeid:1) Nimimaht * laadimistsüklid = teoreetiline salvestusmaht.2) Teoreetiline mahutavus * Efektiivsus * Tühjendussügavus = Kasutatav mahutavus3) Ostuhind / Kasutatav salvestusmaht = Hind salvestatud kWh kohta

BSLBATT: Liitiumioonakude päikesepatareide tootjaPraegu on palju liitiumioonakude tootjaid ja tarnijaid.BSLBATT liitiumioonakud päikeseenergialKasutada BYD, Ninteci ja CATLi A-klassi LiFePo4 akusid, neid kombineerida ning varustada fotogalvaanilise energia salvestamiseks kohandatud laadimise juhtimissüsteemiga (aku haldussüsteemiga), et tagada nii iga üksiku akumulaatori kui ka kogu süsteemi nõuetekohane ja tõrgeteta töö.