Kako radi litij-ionska baterija? Koje su joj prednosti u odnosu na olovno-kiselinsku bateriju? Kada se isplati koristiti litij-ionsku bateriju za pohranu energije?A litij-ionska baterija(skraćeno: litij-ionska baterija ili Li-ionska baterija) je generički naziv za akumulatore bazirane na litijevim spojevima u sve tri faze, u negativnoj elektrodi, u pozitivnoj elektrodi kao i u elektrolitu, elektrokemijskoj ćeliji. Litij-ionske baterije imaju visoku specifičnu energiju u usporedbi s drugim vrstama baterija, ali u većini primjena zahtijevaju elektroničke zaštitne krugove, jer negativno reagiraju i na duboko pražnjenje i na prekomjerno punjenje.Litij-ionske solarne baterije pune se električnom energijom iz fotonaponskog sustava i ponovno prazne po potrebi. Dugo su se olovne baterije smatrale idealnim solarnim rješenjem za tu svrhu. Međutim, baterije temeljene na litij-ionskim baterijama imaju odlučujuće prednosti, iako je kupnja i dalje povezana s dodatnim troškovima, koji se, međutim, nadoknađuju ciljanom upotrebom.Tehnička struktura i ponašanje skladištenja energije litij-ionskih baterijaLitij-ionske baterije se u svojoj općoj strukturi bitno ne razlikuju od olovnih baterija. Razlikuje se samo nosač naboja: Kada se baterija puni, litijevi ioni "migriraju" s pozitivne na negativnu elektrodu baterije i tamo ostaju "pohranjeni" dok se baterija ponovno ne isprazni. Kao elektrode obično se koriste visokokvalitetni grafitni vodiči. Međutim, postoje i varijante sa željeznim vodičima ili kobaltnim vodičima.Ovisno o korištenim vodičima, litij-ionske baterije imat će različite napone. Sam elektrolit u litij-ionskoj bateriji mora biti bez vode jer litij i voda izazivaju burnu reakciju. Za razliku od svojih olovno-kiselinskih prethodnika, moderne litij-ionske baterije (gotovo) nemaju memorijske efekte ili samopražnjenja, a litij-ionske baterije dugo zadržavaju punu snagu.Litij-ionske baterije za pohranu energije obično se sastoje od kemijskih elemenata mangana, nikla i kobalta. Kobalt (kemijski naziv: kobalt) je rijedak element i stoga poskupljuje proizvodnju litijevih baterija za pohranu energije. Osim toga, kobalt je štetan za okoliš. Stoga postoje brojna istraživanja za proizvodnju katodnog materijala za litij-ionske visokonaponske baterije bez kobalta.Prednosti litij-ionskih baterija u odnosu na olovne baterije◎Korištenje modernih litij-ionskih baterija donosi niz prednosti koje jednostavne olovno-kiselinske baterije ne mogu pružiti.◎Kao prvo, imaju puno dulji vijek trajanja od olovnih baterija. Litij-ionska baterija može pohranjivati solarnu energiju gotovo 20 godina.◎Broj ciklusa punjenja i dubina pražnjenja također su višestruko veći nego kod olovnih baterija.◎Zbog različitih materijala korištenih u proizvodnji, litij-ionske baterije su također puno lakše od olovnih baterija i kompaktnije. Stoga zauzimaju manje prostora tijekom instalacije.◎Litij-ionske baterije također imaju bolja svojstva skladištenja u smislu samopražnjenja.◎Osim toga, ne smije se zaboraviti ni ekološki aspekt: Jer olovne baterije nisu osobito ekološki prihvatljive u svojoj proizvodnji zbog korištenog olova.Ključne tehničke brojke litij-ionskih baterijaS druge strane, treba spomenuti i da zbog dugog razdoblja korištenja olovnih baterija postoje puno smislenije dugoročne studije nego za još uvijek vrlo nove litij-ionske baterije, tako da se njihova upotreba i povezani troškovi mogu bolje i pouzdanije izračunati. Osim toga, sigurnosni sustav modernih olovnih baterija dijelom je čak i bolji od onog kod litij-ionskih baterija.U načelu, zabrinutost zbog opasnih nedostataka u litij-ionskim ćelijama također nije neutemeljena: Na primjer, dendriti, tj. šiljasti litijevi depoziti, mogu se formirati na anodi. Vjerojatnost da oni tada izazovu kratke spojeve, a time i termalni bijeg (egzotermna reakcija s jakim, samoubrzavajućim stvaranjem topline), posebno je izražena kod litijevih ćelija koje sadrže komponente ćelije niske kvalitete. U najgorem slučaju, širenje ovog kvara na susjedne ćelije može dovesti do lančane reakcije i požara u bateriji.Međutim, kako sve više kupaca koristi litij-ionske baterije kao solarne baterije, učinci učenja proizvođača s većim proizvodnim količinama također dovode do daljnjih tehničkih poboljšanja performansi pohrane i veće operativne sigurnosti litij-ionskih baterija, a također i do daljnjeg smanjenja troškova. Trenutni tehnički status razvoja litij-ionskih baterija može se sažeti u sljedećim ključnim tehničkim brojkama:
| Primjene | Kućno skladištenje energije, telekomunikacije, UPS, mikromreža |
|---|---|
| Područja primjene | Maksimalna vlastita potrošnja fotonaponske energije, preusmjeravanje vršnog opterećenja, način rada Peak Valley, izvan mreže |
| Učinkovitost | 90% do 95% |
| Kapacitet pohrane | 1 kW do nekoliko MW |
| Gustoća energije | 100 do 200 Wh/kg |
| Vrijeme pražnjenja | 1 sat do nekoliko dana |
| Brzina samopražnjenja | ~ 5% godišnje |
| Vrijeme ciklusa | 3000 do 10000 (pri 80% pražnjenja) |
| Trošak ulaganja | 1.000 do 1.500 po kWh |
Kapacitet pohrane i troškovi litij-ionskih solarnih baterijaCijena litij-ionske solarne baterije općenito je viša od cijene olovno-kiselinske baterije. Na primjer, olovne baterije kapaciteta5 kWhtrenutno koštaju u prosjeku 800 dolara po kilovat satu nominalnog kapaciteta.S druge strane, usporedivi litijevi sustavi koštaju 1700 dolara po kilovat-satu. Međutim, razlika između najjeftinijih i najskupljih sustava znatno je veća nego kod olovnih sustava. Na primjer, litijeve baterije s 5 kWh dostupne su i za samo 1200 dolara po kWh.Unatoč općenito višim troškovima nabave, trošak litij-ionskog solarnog baterijskog sustava po pohranjenom kilovat-satu je povoljniji izračunat tijekom cijelog vijeka trajanja, budući da litij-ionske baterije pružaju energiju dulje od olovnih baterija koje se moraju zamijeniti nakon određenog vremenskog razdoblja.Stoga se pri kupnji stambenog sustava za pohranu energije u baterijama ne smije bojati viših troškova kupnje, već se uvijek mora povezati ekonomska učinkovitost litij-ionske baterije s ukupnim vijekom trajanja i brojem pohranjenih kilovat-sati.Sljedeće formule mogu se koristiti za izračun svih ključnih pokazatelja sustava za pohranu energije litij-ionskih baterija za fotonaponske sustave:1) Nazivni kapacitet * ciklusi punjenja = Teoretski kapacitet pohrane.2) Teoretski kapacitet skladištenja * Učinkovitost * Dubina pražnjenja = Iskoristivi kapacitet skladištenja3) Trošak kupnje / Korisni kapacitet skladištenja = Cijena po pohranjenom kWh
| Olovno-kiselinske baterije | Litij-ionska baterija | |
| Nominalni kapacitet | 5 kWh | 5 kWh |
| Životni ciklus | 3300 | 5800 |
| Teoretski kapacitet pohrane | 16.500 kWh | 29.000 kWh |
| Učinkovitost | 82% | 95% |
| Dubina pražnjenja | 65% | 90% |
| Korisni kapacitet pohrane | 8,795 kWh | 24,795 kWh |
| Troškovi akvizicije | 4.000 dolara | 8.500 dolara |
| Troškovi skladištenja po kWh | 0,45 USD / kWh | 0,34 USD/kWh |
BSLBATT: Proizvođač litij-ionskih solarnih baterijaTrenutno postoji mnogo proizvođača i dobavljača litij-ionskih baterija.BSLBATT litij-ionske solarne baterijekoristiti LiFePo4 ćelije A-klase tvrtki BYD, Nintec i CATL, kombinirati ih i opremiti sustavom kontrole punjenja (sustavom upravljanja baterijom) prilagođenim fotonaponskom skladištenju energije kako bi se osigurao pravilan i nesmetan rad svake pojedinačne ćelije za skladištenje, kao i cijelog sustava.
Vrijeme objave: 08.05.2024.