Technologie, avantages et coûts des batteries lithium-ion

Comment fonctionne une batterie lithium-ion ? Quels sont ses avantages par rapport à une batterie au plomb ? Quand un système de stockage d’énergie par batterie lithium-ion devient-il rentable ?A batterie lithium-ionUne batterie lithium-ion (ou Li-ion) est le terme générique désignant les accumulateurs à base de composés de lithium présents dans les trois phases : l’électrode négative, l’électrode positive et l’électrolyte (la cellule électrochimique). Les batteries lithium-ion possèdent une énergie spécifique élevée par rapport aux autres types de batteries, mais nécessitent des circuits de protection électronique dans la plupart des applications, car elles sont sensibles aux décharges profondes et aux surcharges.Les batteries solaires lithium-ion sont chargées grâce à l'électricité produite par le système photovoltaïque et déchargées selon les besoins. Longtemps considérées comme la solution idéale pour l'énergie solaire, les batteries au plomb présentent néanmoins des avantages décisifs. Bien que leur acquisition engendre un surcoût, celui-ci est rapidement amorti grâce à une utilisation ciblée.Structure technique et comportement de stockage d'énergie des batteries lithium-ionLes batteries lithium-ion ne diffèrent pas fondamentalement des batteries au plomb-acide dans leur structure générale. Seul le conducteur 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 prochaine décharge. Des conducteurs en graphite de haute qualité sont généralement utilisés comme électrodes. Il existe cependant des variantes avec des conducteurs en fer ou en cobalt.Selon les conducteurs utilisés, les batteries lithium-ion présentent différentes tensions. L'électrolyte doit être totalement anhydre, car le lithium et l'eau provoquent une réaction violente. Contrairement aux batteries au plomb, les batteries lithium-ion modernes n'ont (presque) pas d'effet mémoire ni d'autodécharge, et conservent leur pleine capacité pendant longtemps.Les batteries lithium-ion sont généralement composées de manganèse, de nickel et de cobalt. Le cobalt est un élément rare, ce qui renchérit la production de ces batteries. De plus, il est nocif pour l'environnement. C'est pourquoi de nombreuses recherches visent à produire un matériau de cathode sans cobalt pour les batteries lithium-ion haute tension.Avantages des batteries lithium-ion par rapport aux batteries au plomb-acide◎L'utilisation des batteries lithium-ion modernes présente de nombreux avantages que les simples batteries au plomb-acide ne peuvent offrir.◎D'une part, leur durée de vie est bien supérieure à celle des batteries au plomb. Une batterie lithium-ion peut stocker l'énergie solaire pendant près de 20 ans.◎Le nombre de cycles de charge et la profondeur de décharge sont également bien supérieurs à ceux des batteries au plomb.◎Grâce aux différents matériaux utilisés pour leur fabrication, les batteries lithium-ion sont beaucoup plus légères et plus compactes que les batteries au plomb. Elles prennent donc moins de place 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 la production de batteries au plomb n'est pas particulièrement respectueuse de l'environnement en raison du plomb utilisé.Caractéristiques techniques clés des batteries lithium-ionPar ailleurs, il convient de mentionner que, du fait de leur longue utilisation, les batteries au plomb bénéficient d'études à long terme bien plus approfondies que les batteries lithium-ion, encore très récentes. De ce fait, leur utilisation et les coûts associés peuvent être évalués avec plus de précision et de fiabilité. De plus, le système de sécurité des batteries au plomb modernes est, dans certains cas, supérieur à celui des batteries lithium-ion.En principe, la crainte de défauts dangereux dans les cellules lithium-ion n'est pas sans fondement : par exemple, des dendrites, c'est-à-dire des dépôts de lithium pointus, peuvent se former sur l'anode. La probabilité que celles-ci provoquent des courts-circuits, et donc un emballement thermique (une réaction exothermique avec une forte génération de chaleur auto-accélérée), 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 les clients utilisent de plus en plus les batteries lithium-ion comme batteries solaires, l'expérience acquise par les fabricants à plus grande échelle conduit à de nouvelles améliorations techniques, notamment en termes de performances de stockage et de sécurité d'utilisation, ainsi qu'à une réduction des coûts. L'état actuel du développement technique des batteries lithium-ion peut être résumé par les principaux indicateurs techniques 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 au plomb. Par exemple, les batteries au plomb d'une capacité de5 kWhLe coût moyen actuel est de 800 dollars par kilowattheure de capacité nominale.Les systèmes au lithium comparables, quant à eux, coûtent 1 700 dollars par kilowattheure. Cependant, l’écart de prix 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 à partir de 1 200 dollars par kWh.Malgré des coûts d'achat généralement plus élevés, le coût d'un système de batterie solaire lithium-ion par kilowattheure stocké est plus avantageux sur toute sa durée de vie, car les batteries lithium-ion fournissent de l'énergie plus longtemps que les batteries au plomb, qui doivent être remplacées après un certain temps.Par conséquent, lors de l'achat d'un système de stockage d'énergie résidentiel par batterie, il ne faut pas se laisser effrayer par des coûts d'achat plus élevés, mais toujours mettre en relation l'efficacité économique d'une batterie lithium-ion avec sa durée de vie totale et le nombre de kilowattheures stockés.Les formules suivantes peuvent être utilisées pour calculer tous les chiffres clés d'un système de stockage d'énergie par batterie lithium-ion pour les systèmes photovoltaïques :1) Capacité nominale * cycles de charge = Capacité de stockage théorique.2) Capacité de stockage théorique * Rendement * 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 afin de garantir le bon fonctionnement et le fonctionnement sans problème de chaque cellule de stockage individuelle ainsi que de l'ensemble du système.