Technologie, avantages et coûts des batteries lithium-ion

Comment fonctionne une batterie lithium-ion ? Quels sont ses avantages par rapport à une batterie plomb-acide ? Quand le stockage par batterie lithium-ion est-il rentable ?A batterie lithium-ion(abréviation : batterie lithium-ion ou batterie Li-ion) est le terme générique désignant les accumulateurs à base de lithium dans les trois phases : l'électrode négative, l'électrode positive et l'électrolyte, la cellule électrochimique. Les batteries lithium-ion ont une énergie spécifique plus élevée que les autres types de batteries, mais nécessitent des circuits de protection électronique dans la plupart des applications, car elles réagissent négativement à la fois aux décharges profondes et aux surcharges.Les batteries solaires lithium-ion se chargent grâce à l'électricité du système photovoltaïque et se déchargent selon les besoins. Pendant longtemps, les batteries au plomb ont été considérées comme la solution idéale pour l'énergie solaire. Cependant, les batteries lithium-ion présentent des avantages décisifs, même si leur achat entraîne des coûts supplémentaires, amortis par une utilisation ciblée.Structure technique et comportement de stockage d'énergie des batteries lithium-ionLes batteries lithium-ion ne diffèrent pas fondamentalement des batteries plomb-acide par leur structure générale. Seul le porteur de charge diffère : lors de la charge, les ions lithium migrent de l'électrode positive vers l'électrode négative et y restent stockés jusqu'à la décharge complète. Des conducteurs en graphite de haute qualité sont généralement utilisés comme électrodes. Il existe également des variantes avec des conducteurs en fer ou en cobalt.Selon les conducteurs utilisés, les batteries lithium-ion présentent des tensions différentes. L'électrolyte lui-même doit être exempt d'eau, car le lithium et l'eau provoquent une réaction violente. Contrairement à leurs prédécesseurs au plomb-acide, les batteries lithium-ion modernes ne présentent (quasiment) aucun effet mémoire ni autodécharge, et conservent ainsi toute leur puissance pendant longtemps.Les batteries lithium-ion sont généralement composées de manganèse, de nickel et de cobalt. Le cobalt (terme chimique : cobalt) est un élément rare, ce qui rend sa production plus coûteuse. De plus, le cobalt est nocif pour l'environnement. C'est pourquoi de nombreux travaux de recherche visent à produire un matériau de cathode pour batteries lithium-ion haute tension sans cobalt.Avantages des batteries lithium-ion par rapport aux batteries plomb-acide◎L’utilisation de batteries lithium-ion modernes apporte un certain nombre d’avantages que les simples batteries plomb-acide ne peuvent pas offrir.◎D'une part, leur durée de vie est bien supérieure à celle des batteries plomb-acide. Une batterie lithium-ion est capable de stocker l'énergie solaire pendant près de 20 ans.◎Le nombre de cycles de charge et la profondeur de décharge sont également plusieurs fois supérieurs à ceux des batteries au plomb.◎Grâce aux différents matériaux utilisés pour leur fabrication, les batteries lithium-ion sont également beaucoup plus légères et plus compactes que les batteries au plomb. Elles occupent donc moins d'espace lors de leur installation.◎Les batteries lithium-ion présentent également de meilleures propriétés de stockage en termes d’autodécharge.◎De plus, il ne faut pas oublier l'aspect environnemental : car les batteries au plomb ne sont pas particulièrement respectueuses de l'environnement dans leur production en raison du plomb utilisé.Chiffres clés techniques des batteries lithium-ionD'autre part, il convient de souligner que, compte tenu de la longue durée d'utilisation des batteries au plomb, les études à long terme sont bien plus pertinentes que pour les batteries lithium-ion, encore très récentes. Leur utilisation et les coûts associés peuvent ainsi être calculés de manière plus précise et plus fiable. De plus, le système de sécurité des batteries au plomb modernes est parfois même supérieur à celui des batteries lithium-ion.En principe, les craintes de défauts dangereux dans les cellules lithium-ion sont fondées : des dendrites, c'est-à-dire des dépôts pointus de lithium, peuvent par exemple se former sur l'anode. La probabilité que ces dépôts déclenchent des courts-circuits et, par conséquent, un emballement thermique (une réaction exothermique avec un fort dégagement de chaleur auto-accéléré), est particulièrement élevée dans les cellules lithium contenant des composants de mauvaise qualité. Dans le pire des cas, la propagation de ce défaut aux cellules voisines peut entraîner une réaction en chaîne et un incendie dans la batterie.Cependant, à mesure que de plus en plus de clients utilisent des batteries lithium-ion comme batteries solaires, l'apprentissage des fabricants produisant en plus grandes quantités conduit également à de nouvelles améliorations techniques des performances de stockage et à une plus grande sécurité de fonctionnement des batteries lithium-ion, ainsi qu'à de nouvelles réductions de coûts. L'état actuel du développement technique des batteries lithium-ion peut être résumé par les chiffres clés suivants :

Capacité de stockage et coûts des batteries solaires lithium-ionLe coût d'une batterie solaire lithium-ion est généralement plus élevé que celui d'une batterie plomb-acide. Par exemple, les batteries au plomb d'une capacité de5 kWhcoûtent actuellement en moyenne 800 dollars par kilowattheure de capacité nominale.Les systèmes au lithium comparables, quant à eux, coûtent 1 700 dollars par kilowattheure. Cependant, l'écart entre les systèmes les moins chers et les plus chers est nettement plus important que pour les systèmes au plomb. Par exemple, des batteries au lithium de 5 kWh sont également disponibles pour seulement 1 200 dollars par kWh.Malgré les coûts d'achat généralement plus élevés, le coût d'un système de batterie solaire lithium-ion par kilowattheure stocké est toutefois plus avantageux calculé sur toute la durée de vie, car les batteries lithium-ion fournissent de l'énergie plus longtemps que les batteries plomb-acide, qui doivent être remplacées après un certain temps.Lors de l'achat d'un système de stockage de batterie résidentiel, il ne faut donc pas s'inquiéter des coûts d'achat plus élevés, mais toujours relier l'efficacité économique d'une batterie lithium-ion à la durée de vie totale et au nombre de kilowattheures stockés.Les formules suivantes peuvent être utilisées pour calculer tous les chiffres clés d'un système de stockage de batterie lithium-ion pour les systèmes PV :1) Capacité nominale * cycles de charge = Capacité de stockage théorique.2) Capacité de stockage théorique * Efficacité * Profondeur de décharge = Capacité de stockage utilisable3) Coût d'achat / Capacité de stockage utilisable = Coût par kWh stocké

BSLBATT : Fabricant de batteries solaires lithium-ionIl existe actuellement de nombreux fabricants et fournisseurs de batteries lithium-ion.Batteries solaires lithium-ion BSLBATTutiliser des cellules LiFePo4 de qualité A de BYD, Nintec et CATL, les combiner et les doter d'un système de contrôle de charge (système de gestion de batterie) adapté au stockage d'énergie photovoltaïque pour assurer le fonctionnement correct et sans problème de chaque cellule de stockage individuelle ainsi que de l'ensemble du système.