فناوری، مزایا و هزینه‌های باتری‌های لیتیوم-یون

باتری لیتیوم-یون چگونه کار می‌کند؟ چه مزایایی نسبت به باتری سرب-اسید دارد؟ چه زمانی ذخیره باتری لیتیوم-یون به صرفه است؟A باتری لیتیوم-یون(به اختصار: باتری لیتیوم-یون یا باتری لیتیوم-یون) اصطلاح عمومی برای باتری‌هایی است که بر اساس ترکیبات لیتیوم در هر سه فاز، در الکترود منفی، در الکترود مثبت و همچنین در الکترولیت، سلول الکتروشیمیایی، ساخته شده‌اند. باتری لیتیوم-یون در مقایسه با سایر انواع باتری‌ها، انرژی ویژه بالایی دارد، اما در اکثر کاربردها به مدارهای حفاظت الکترونیکی نیاز دارد، زیرا به هر دو حالت تخلیه عمیق و شارژ بیش از حد واکنش منفی نشان می‌دهد.باتری‌های خورشیدی لیتیوم-یونی با برق سیستم فتوولتائیک شارژ می‌شوند و در صورت نیاز دوباره تخلیه می‌شوند. برای مدت طولانی، باتری‌های سربی به عنوان راه‌حل ایده‌آل انرژی خورشیدی برای این منظور در نظر گرفته می‌شدند. با این حال، باتری‌های لیتیوم-یونی مبتنی بر این باتری‌ها مزایای تعیین‌کننده‌ای دارند، اگرچه خرید آنها هنوز با هزینه‌های اضافی همراه است که با این حال، از طریق استفاده هدفمند جبران می‌شوند.ساختار فنی و رفتار ذخیره‌سازی انرژی باتری‌های لیتیوم-یونباتری‌های لیتیوم-یونی از نظر ساختار کلی تفاوت اساسی با باتری‌های سرب-اسیدی ندارند. فقط حامل بار متفاوت است: وقتی باتری شارژ می‌شود، یون‌های لیتیوم از الکترود مثبت به الکترود منفی باتری "مهاجرت" می‌کنند و تا زمانی که باتری دوباره تخلیه شود، در آنجا "ذخیره" می‌شوند. معمولاً از رساناهای گرافیتی با کیفیت بالا به عنوان الکترود استفاده می‌شود. با این حال، انواعی با رساناهای آهن یا رساناهای کبالت نیز وجود دارد.بسته به رساناهای مورد استفاده، باتری‌های لیتیوم-یونی ولتاژهای متفاوتی خواهند داشت. خود الکترولیت در باتری لیتیوم-یونی باید بدون آب باشد زیرا لیتیوم و آب واکنش شدیدی ایجاد می‌کنند. برخلاف باتری‌های سرب-اسیدی قدیمی، باتری‌های لیتیوم-یونی مدرن (تقریباً) هیچ اثر حافظه یا خود-دشارژ ندارند و باتری‌های لیتیوم-یونی قدرت کامل خود را برای مدت طولانی حفظ می‌کنند.باتری‌های لیتیوم-یون معمولاً از عناصر شیمیایی منگنز، نیکل و کبالت تشکیل شده‌اند. کبالت (اصطلاح شیمیایی: کبالت) یک عنصر کمیاب است و بنابراین تولید باتری‌های لیتیوم-یون را گران‌تر می‌کند. علاوه بر این، کبالت برای محیط زیست مضر است. بنابراین، تلاش‌های تحقیقاتی متعددی برای تولید ماده کاتد برای باتری‌های لیتیوم-یون با ولتاژ بالا بدون کبالت در حال انجام است.مزایای باتری‌های لیتیوم-یون نسبت به باتری‌های سرب-اسید◎استفاده از باتری‌های لیتیوم-یونی مدرن مزایایی را به همراه دارد که باتری‌های ساده‌ی اسید-سربی قادر به ارائه‌ی آنها نیستند.◎اول از همه، آنها عمر مفید بسیار طولانی‌تری نسبت به باتری‌های سرب-اسیدی دارند. یک باتری لیتیوم-یونی قادر به ذخیره انرژی خورشیدی برای مدت تقریباً 20 سال است.◎تعداد چرخه‌های شارژ و عمق دشارژ نیز چندین برابر بیشتر از باتری‌های سربی است.◎به دلیل مواد مختلفی که در تولید باتری‌های لیتیوم-یونی استفاده می‌شود، این باتری‌ها بسیار سبک‌تر و جمع‌وجورتر از باتری‌های سربی هستند. بنابراین، در هنگام نصب فضای کمتری اشغال می‌کنند.◎باتری‌های لیتیوم-یونی همچنین از نظر خود-دشارژ (خود تخلیه) خواص ذخیره‌سازی بهتری دارند.◎علاوه بر این، نباید جنبه زیست‌محیطی را فراموش کرد: زیرا باتری‌های سربی به دلیل سرب مورد استفاده، در تولید خود به طور خاص سازگار با محیط زیست نیستند.ارقام کلیدی فنی باتری‌های لیتیوم-یوناز سوی دیگر، باید به این نکته نیز اشاره کرد که به دلیل مدت طولانی استفاده از باتری‌های سربی، مطالعات بلندمدت بسیار معنادارتری نسبت به باتری‌های لیتیوم-یونی که هنوز بسیار جدید هستند، وجود دارد، به طوری که می‌توان استفاده از آنها و هزینه‌های مرتبط با آنها را نیز بهتر و قابل اعتمادتر محاسبه کرد. علاوه بر این، سیستم ایمنی باتری‌های سربی مدرن تا حدودی حتی بهتر از باتری‌های لیتیوم-یونی است.در اصل، نگرانی در مورد نقص‌های خطرناک در سلول‌های لیتیوم-یون نیز بی‌اساس نیست: به عنوان مثال، دندریت‌ها، یعنی رسوبات نوک‌تیز لیتیوم، می‌توانند روی آند تشکیل شوند. احتمال اینکه این رسوبات باعث اتصال کوتاه شوند و در نهایت باعث فرار حرارتی (یک واکنش گرمازا با تولید گرمای قوی و خود-شتاب‌دهنده) شوند، به ویژه در سلول‌های لیتیومی که حاوی اجزای سلولی بی‌کیفیت هستند، وجود دارد. در بدترین حالت، انتشار این نقص به سلول‌های مجاور می‌تواند منجر به واکنش زنجیره‌ای و آتش‌سوزی در باتری شود.با این حال، با افزایش استفاده مشتریان از باتری‌های لیتیوم-یون به عنوان باتری‌های خورشیدی، اثرات یادگیری تولیدکنندگان با مقادیر تولید بیشتر نیز منجر به بهبود فنی بیشتر عملکرد ذخیره‌سازی و ایمنی عملیاتی بالاتر باتری‌های لیتیوم-یون و همچنین کاهش بیشتر هزینه‌ها می‌شود. وضعیت فعلی توسعه فنی باتری‌های لیتیوم-یون را می‌توان در ارقام کلیدی فنی زیر خلاصه کرد:

ظرفیت ذخیره‌سازی و هزینه‌های باتری‌های خورشیدی لیتیوم-یونیهزینه باتری خورشیدی لیتیوم-یونی معمولاً بیشتر از باتری سرب-اسیدی است. به عنوان مثال، باتری‌های سربی با ظرفیت ...۵ کیلووات ساعتدر حال حاضر به طور متوسط ​​​​800 دلار برای هر کیلووات ساعت ظرفیت اسمی هزینه دارد.از سوی دیگر، سیستم‌های لیتیومی مشابه، ۱۷۰۰ دلار به ازای هر کیلووات ساعت هزینه دارند. با این حال، اختلاف قیمت بین ارزان‌ترین و گران‌ترین سیستم‌ها به طور قابل توجهی بیشتر از سیستم‌های سربی است. به عنوان مثال، باتری‌های لیتیومی با ظرفیت ۵ کیلووات ساعت نیز با قیمتی در حدود ۱۲۰۰ دلار به ازای هر کیلووات ساعت در دسترس هستند.با وجود هزینه‌های خرید بالاتر، هزینه سیستم باتری خورشیدی لیتیوم-یونی به ازای هر کیلووات ساعت ذخیره شده، در کل طول عمر مفید مطلوب‌تر است، زیرا باتری‌های لیتیوم-یونی نسبت به باتری‌های سرب-اسیدی که پس از مدت زمان مشخصی باید تعویض شوند، برای مدت طولانی‌تری برق ارائه می‌دهند.بنابراین، هنگام خرید یک سیستم ذخیره‌سازی باتری مسکونی، نباید از هزینه‌های خرید بالاتر ترسید، بلکه باید همیشه راندمان اقتصادی یک باتری لیتیوم-یون را به کل عمر مفید و تعداد کیلووات ساعت‌های ذخیره شده مرتبط دانست.فرمول‌های زیر می‌توانند برای محاسبه تمام ارقام کلیدی سیستم ذخیره‌سازی باتری لیتیوم-یون برای سیستم‌های فتوولتائیک (PV) استفاده شوند:۱) ظرفیت اسمی * چرخه‌های شارژ = ظرفیت ذخیره‌سازی نظری.۲) ظرفیت ذخیره‌سازی نظری * راندمان * عمق تخلیه = ظرفیت ذخیره‌سازی قابل استفاده۳) هزینه خرید / ظرفیت ذخیره‌سازی قابل استفاده = هزینه به ازای هر کیلووات ساعت ذخیره شده

BSLBATT: تولیدکننده باتری‌های خورشیدی لیتیوم-یوندر حال حاضر تولیدکنندگان و تأمین‌کنندگان زیادی در زمینه باتری‌های لیتیوم-یونی فعالیت دارند.باتری‌های خورشیدی لیتیوم-یونی BSLBATTاز سلول‌های LiFePo4 درجه A از شرکت‌های BYD، Nintec و CATL استفاده کنید، آن‌ها را ترکیب کنید و یک سیستم کنترل شارژ (سیستم مدیریت باتری) متناسب با ذخیره‌سازی انرژی فتوولتائیک برایشان فراهم کنید تا عملکرد صحیح و بدون مشکل هر سلول ذخیره‌سازی و همچنین کل سیستم تضمین شود.