A lítium-ion akkumulátorok technológiája, előnyei és költségei

Hogyan működik egy lítium-ion akkumulátor? Milyen előnyei vannak egy ólomakkumulátorral szemben? Mikor kifizetődő egy lítium-ion akkumulátoros tárolás?A lítium-ion akkumulátor(rövidítve: lítium-ion akkumulátor vagy Li-ion akkumulátor) a lítiumvegyületeken alapuló akkumulátorok gyűjtőneve mindhárom fázisban, a negatív elektródában, a pozitív elektródában, valamint az elektrolitban, az elektrokémiai cellában. A lítium-ion akkumulátorok más típusú akkumulátorokhoz képest nagy fajlagos energiával rendelkeznek, de a legtöbb alkalmazásban elektronikus védelmi áramköröket igényelnek, mivel hátrányosan reagálnak mind a mélykisülésre, mind a túltöltésre.A lítium-ion napelemes akkumulátorokat a fotovoltaikus rendszer áramával töltik, majd szükség szerint újra lemerítik. Hosszú ideig az ólomakkumulátorokat tartották ideális napenergia-megoldásnak erre a célra. A lítium-ion akkumulátorokon alapuló megoldásoknak azonban döntő előnyeik vannak, bár a vásárlás továbbra is többletköltségekkel jár, amelyek azonban célzott használattal megtérülnek.Lítium-ion akkumulátorok műszaki felépítése és energiatárolási viselkedéseA lítium-ion akkumulátorok általános felépítésükben nem különböznek alapvetően az ólomakkumulátoroktól. Csak a töltéshordozó különbözik: az akkumulátor töltésekor a lítiumionok "vándorolnak" az akkumulátor pozitív elektródájáról a negatív elektródájára, és ott "tárolva" maradnak, amíg az akkumulátor újra le nem merül. Elektródaként általában kiváló minőségű grafitvezetőket használnak. Vannak azonban vas- vagy kobaltvezetővel ellátott változatok is.A használt vezetőktől függően a lítium-ion akkumulátorok feszültsége eltérő lesz. Magának az elektrolitnak vízmentesnek kell lennie a lítium-ion akkumulátorban, mivel a lítium és a víz heves reakciót vált ki. Ólomsavas elődeikkel ellentétben a modern lítium-ion akkumulátoroknak (szinte) nincsenek memóriaeffektusaik vagy önkisülésük, és a lítium-ion akkumulátorok hosszú ideig megőrzik teljes teljesítményüket.A lítium-ion akkumulátorok általában mangánból, nikkelből és kobaltból állnak. A kobalt (kémiai megnevezés: kobalt) ritka elem, ezért a lítium akkumulátorok gyártása drágább. Ezenkívül a kobalt káros a környezetre. Ezért számos kutatás folyik a lítium-ion nagyfeszültségű akkumulátorok katódanyagának kobaltmentes előállítására.A lítium-ion akkumulátorok előnyei az ólom-savas akkumulátorokkal szemben◎A modern lítium-ion akkumulátorok használata számos olyan előnnyel jár, amelyeket az egyszerű ólomakkumulátorok nem tudnak biztosítani.◎Egyrészt sokkal hosszabb az élettartamuk, mint az ólomakkumulátoroknak. Egy lítium-ion akkumulátor közel 20 évig képes tárolni a napenergiát.◎A töltési ciklusok száma és a kisütési mélység is sokszor nagyobb, mint az ólomakkumulátoroknál.◎A gyártás során felhasznált eltérő anyagok miatt a lítium-ion akkumulátorok sokkal könnyebbek és kompaktabbak is, mint az ólomakkumulátorok. Ezért kevesebb helyet foglalnak el a telepítés során.◎A lítium-ion akkumulátorok jobb tárolási tulajdonságokkal is rendelkeznek az önkisülés tekintetében.◎Emellett nem szabad megfeledkezni a környezetvédelmi szempontokról sem: Az ólomakkumulátorok gyártása az alkalmazott ólom miatt nem különösebben környezetbarát.Lítium-ion akkumulátorok műszaki adataiMásrészt azt is meg kell említeni, hogy az ólomakkumulátorok hosszú használati ideje miatt sokkal több érdemi hosszú távú tanulmány létezik, mint a még mindig nagyon új lítium-ion akkumulátorokról, így azok használatát és a kapcsolódó költségeket is jobban és megbízhatóbban lehet kiszámítani. Ezenkívül a modern ólomakkumulátorok biztonsági rendszere részben még jobb is, mint a lítium-ion akkumulátoroké.Elvileg a lítium-ion cellák veszélyes hibáival kapcsolatos aggodalom sem alaptalan: Például dendritek, azaz hegyes lítiumlerakódások képződhetnek az anódon. Annak a valószínűsége, hogy ezek aztán rövidzárlatot váltanak ki, és így végső soron hőmegfutást (exoterm reakciót erős, önmagát gyorsító hőtermeléssel) is okoznak, különösen azokban a lítium cellákban van, amelyek gyenge minőségű cellakomponenseket tartalmaznak. A legrosszabb esetben a hiba átterjedése a szomszédos cellákra láncreakcióhoz és az akkumulátor tüzéhez vezethet.Azonban, mivel egyre több ügyfél használ lítium-ion akkumulátorokat napelemes akkumulátorként, a nagyobb termelési mennyiségekkel rendelkező gyártók tanulási hatásai a lítium-ion akkumulátorok tárolási teljesítményének és nagyobb üzembiztonságának további műszaki fejlesztéséhez, valamint további költségcsökkentésekhez vezetnek. A lítium-ion akkumulátorok jelenlegi műszaki fejlesztési állapota a következő műszaki főbb adatokban foglalható össze:

Lítium-ion napelemek tárolókapacitása és költségeiA lítium-ion napelemes akkumulátorok ára általában magasabb, mint az ólom-savas akkumulátoroké. Például az ólomakkumulátorok, amelyek kapacitása5 kWhjelenleg átlagosan 800 dollárba kerül kilowattóránként névleges kapacitásonként.A hasonló lítium rendszerek ezzel szemben kilowattóránként 1700 dollárba kerülnek. A legolcsóbb és a legdrágább rendszerek közötti árkülönbség azonban lényegesen nagyobb, mint az ólomrendszerek esetében. Például az 5 kWh-s lítium akkumulátorok már kWh-nként 1200 dollárért is kaphatók.Az általánosan magasabb beszerzési költségek ellenére azonban egy lítium-ion napelemes rendszer tárolt kilowattóránkénti költsége kedvezőbb a teljes élettartamra vetítve, mivel a lítium-ion akkumulátorok hosszabb ideig biztosítanak energiát, mint az ólomakkumulátorok, amelyeket egy bizonyos idő elteltével ki kell cserélni.Ezért lakossági akkumulátoros energiatároló rendszer vásárlásakor nem szabad megijedni a magasabb beszerzési költségektől, hanem mindig a lítium-ion akkumulátor gazdaságosságát a teljes élettartamhoz és a tárolt kilowattórák számához kell viszonyítani.A következő képletek segítségével kiszámítható a lítium-ion akkumulátoros tárolórendszer összes kulcsfontosságú mutatója fotovoltaikus rendszerekhez:1) Névleges kapacitás * töltési ciklusok = Elméleti tárolókapacitás.2) Elméleti tárolókapacitás * Hatékonyság * Kisütési mélység = Hasznos tárolókapacitás3) Beszerzési költség / Hasznos tárolókapacitás = Tárolt kWh-nkénti költség

BSLBATT: Lítium-ion napelemek gyártójaJelenleg számos lítium-ion akkumulátor gyártó és forgalmazó létezik.BSLBATT lítium-ion napelemekA BYD, a Nintec és a CATL A-osztályú LiFePo4 celláit használja, kombinálja azokat, és egy fotovoltaikus energiatároláshoz adaptált töltésvezérlő rendszerrel (akkumulátorkezelő rendszerrel) látja el, hogy biztosítsa az egyes tárolócellák, valamint a teljes rendszer megfelelő és problémamentes működését.