Litiumioniakkujen teknologia, edut ja kustannukset

Miten litiumioniakku toimii? Mitä etuja sillä on lyijyakkuun verrattuna? Milloin litiumioniakkujen käyttö kannattaa?A litiumioniakku(lyhyesti: litiumioniakku tai Li-ion-akku) on yleisnimitys akuille, jotka perustuvat litiumyhdisteisiin kaikissa kolmessa faasissa: negatiivisessa elektrodissa, positiivisessa elektrodissa sekä elektrolyytissä eli sähkökemiallisessa kennossa. Litiumioniakuilla on korkea ominaisenergia verrattuna muuntyyppisiin akkuihin, mutta ne vaativat useimmissa sovelluksissa elektronisia suojapiirejä, koska ne reagoivat haitallisesti sekä syväpurkaukseen että ylilataukseen.Litiumioniakut ladataan aurinkosähköjärjestelmän sähköllä ja puretaan tarvittaessa. Lyijyakkuja pidettiin pitkään ihanteellisena aurinkoenergiaratkaisuna tähän tarkoitukseen. Litiumioniakkuihin perustuvilla akuilla on kuitenkin ratkaisevia etuja, vaikka niiden hankkimiseen liittyykin lisäkustannuksia, jotka kuitenkin saadaan takaisin kohdennetulla käytöllä.Litiumioniakkujen tekninen rakenne ja energian varastointiominaisuudetLitiumioniakut eivät yleisen rakenteensa osalta eroa olennaisesti lyijyakuista. Vain varauksenkuljettaja on erilainen: Kun akku latautuu, litiumionit "siirtyvät" akun positiivisesta elektrodista negatiiviseen elektrodiin ja pysyvät siellä "varastoituina", kunnes akku purkautuu uudelleen. Elektrodeina käytetään yleensä korkealaatuisia grafiittijohtimia. Saatavilla on kuitenkin myös rauta- tai kobolttijohtimilla varustettuja versioita.Litiumioniakuissa on eri jännitteet käytetyistä johtimista riippuen. Elektrolyytin itsensä on oltava litiumioniakussa vedetöntä, koska litium ja vesi laukaisevat voimakkaan reaktion. Toisin kuin lyijyhappoakkujen edeltäjänsä, nykyaikaisissa litiumioniakuissa ei ole (melkein) lainkaan muisti-ilmiöitä tai itsepurkautumista, ja litiumioniakut säilyttävät täyden tehonsa pitkään.Litiumioniakut koostuvat yleensä kemiallisista alkuaineista mangaanista, nikkelistä ja koboltista. Koboltti (kemiallinen termi: koboltti) on harvinainen alkuaine ja siksi litium-akkujen valmistus on kalliimpaa. Lisäksi koboltti on haitallista ympäristölle. Siksi on olemassa useita tutkimuspyrkimyksiä litiumioniakkujen katodimateriaalin valmistamiseksi ilman kobolttia.Litiumioniakkujen edut lyijyakkuihin verrattuna◎Nykyaikaisten litiumioniakkujen käyttö tuo mukanaan useita etuja, joita yksinkertaiset lyijyakut eivät pysty tarjoamaan.◎Ensinnäkin niiden käyttöikä on paljon pidempi kuin lyijyakuilla. Litiumioniakku pystyy varastoimaan aurinkoenergiaa lähes 20 vuoden ajan.◎Latausjaksojen määrä ja purkaussyvyys ovat myös moninkertaiset lyijyakkuihin verrattuna.◎Erilaisten tuotannossa käytettyjen materiaalien ansiosta litiumioniakut ovat myös paljon kevyempiä ja kompaktimpia kuin lyijyakut. Siksi ne vievät vähemmän tilaa asennuksen aikana.◎Litiumioniakuilla on myös paremmat varastointiominaisuudet itsepurkautumisen suhteen.◎Lisäksi ei pidä unohtaa ympäristönäkökulmaa: Lyijyakut eivät nimittäin ole erityisen ympäristöystävällisiä tuotannossaan käytetyn lyijyn vuoksi.Litiumioniakkujen tekniset avainluvutToisaalta on myös mainittava, että lyijyakkujen pitkän käyttöiän vuoksi on olemassa paljon enemmän merkityksellisiä pitkäaikaistutkimuksia kuin vielä aivan uusista litiumioniakuista, joten niiden käyttö ja siihen liittyvät kustannukset voidaan laskea paremmin ja luotettavammin. Lisäksi nykyaikaisten lyijyakkujen turvajärjestelmä on osittain jopa parempi kuin litiumioniakkujen.Periaatteessa huoli litiumioniakkujen vaarallisista vioista ei ole myöskään perusteeton: Anodille voi esimerkiksi muodostua dendriittejä eli teräviä litiumkerrostumia. Todennäköisyys sille, että nämä laukaisevat oikosulut ja siten lopulta myös lämpöpurkauksen (eksoterminen reaktio, jossa syntyy voimakasta, itsestään kiihtyvää lämpöä), on erityisen suuri litiumkennoissa, jotka sisältävät heikkolaatuisia kennokomponentteja. Pahimmassa tapauksessa tämän vian leviäminen naapurikennoihin voi johtaa ketjureaktioon ja akun tulipaloon.Asiakkaiden käyttäessä yhä enemmän litiumioniakkuja aurinkoakkuina, suurempien tuotantomäärien valmistajien oppimisvaikutukset johtavat myös litiumioniakkujen varastointitehon ja käyttöturvallisuuden teknisiin parannuksiin sekä kustannusten lisäsäästöihin. Litiumioniakkujen nykyinen tekninen kehitystila voidaan tiivistää seuraaviin teknisiin tunnuslukuihin:

Litiumioniakkujen varastointikapasiteetti ja kustannuksetLitiumioniakun hinta on yleensä korkeampi kuin lyijyakun. Esimerkiksi lyijyakut, joiden kapasiteetti on5 kWhmaksaa tällä hetkellä keskimäärin 800 dollaria nimellistehokilowattituntia kohden.Vastaavanlaiset litiumjärjestelmät maksavat puolestaan ​​1 700 dollaria kilowattitunnilta. Halvimpien ja kalleimpien järjestelmien välinen hintaero on kuitenkin huomattavasti suurempi kuin lyijyjärjestelmissä. Esimerkiksi 5 kWh:n litiumakkuja on saatavilla niinkin halvalla kuin 1 200 dollarilla kWh:lta.Yleisesti ottaen korkeammista hankintakustannuksista huolimatta litiumioniakkujärjestelmän hinta varastoitua kilowattituntia kohden on kuitenkin edullisempi laskettuna koko käyttöiän ajalle, koska litiumioniakut tarjoavat virtaa pidempään kuin lyijyakut, jotka on vaihdettava tietyn ajan kuluttua.Siksi asuinrakennusten akkuvarastojärjestelmää ostettaessa ei pidä pelätä korkeampia ostokustannuksia, vaan litiumioniakun taloudellisuus on aina suhteutettava koko käyttöikään ja varastoitujen kilowattituntien määrään.Seuraavia kaavoja voidaan käyttää laskemaan kaikki litiumioniakkujen varastointijärjestelmän tunnusluvut aurinkosähköjärjestelmille:1) Nimelliskapasiteetti * latausjaksot = Teoreettinen tallennuskapasiteetti.2) Teoreettinen varastointikapasiteetti * Hyötysuhde * Purkaussyvyys = Käytettävissä oleva varastointikapasiteetti3) Hankintahinta / Käytettävissä oleva varastointikapasiteetti = Hinta per varastoitu kWh

BSLBATT: Litiumioniakkujen valmistajaTällä hetkellä litiumioniakkuja valmistaa ja toimittaa useita eri valmistajia.BSLBATT-litiumioniakkujakäyttää BYD:n, Nintecin ja CATL:n A-luokan LiFePo4-kennoja, yhdistää ne ja varustaa ne aurinkosähkön varastointiin mukautetulla latauksenohjausjärjestelmällä (akun hallintajärjestelmä), jotta varmistetaan sekä yksittäisen varastokennon että koko järjestelmän asianmukainen ja häiriötön toiminta.