Tækni, kostir og kostnaður við litíumjónarafhlöður

Hvernig virkar litíumjónarafhlöða? Hvaða kosti hefur hún umfram blýsýrurafhlöður? Hvenær borgar sig að geyma litíumjónarafhlöður?A litíumjónarafhlaða(stytting: litíumjónarafhlaða eða Li-jón rafhlaða) er almennt hugtak yfir rafgeyma sem byggja á litíumsamböndum í öllum þremur fösum, í neikvæðu rafskautinu, í jákvæðu rafskautinu sem og í rafvökvanum, rafefnafræðilegu frumunni. Litíumjónarafhlöður hafa mikla sértæka orku samanborið við aðrar gerðir rafhlöðu, en þurfa rafrænar verndarrásir í flestum forritum, þar sem þær bregðast neikvætt við bæði djúpri útskrift og ofhleðslu.Litíumjónarafhlöður eru hlaðnar með rafmagni úr sólarorkukerfinu og tæmdar aftur eftir þörfum. Lengi vel voru blýrafhlöður taldar kjörin sólarorkulausn í þessum tilgangi. Hins vegar hafa litíumjónarafhlöður afgerandi kosti, þó að kaupunum fylgi aukakostnaður, sem þó er hægt að endurheimta með markvissri notkun.Tæknileg uppbygging og orkugeymsluhegðun litíumjónarafhlöðuLithium-jón rafhlöður eru ekki grundvallarmunar frá blýsýru rafhlöðum hvað varðar almenna uppbyggingu. Aðeins hleðsluberinn er öðruvísi: Þegar rafhlaðan er hlaðin „flytjast“ litíumjónir frá jákvæðu rafskautinu yfir í neikvæðu rafskautið á rafhlöðunni og eru „geymdar“ þar þar til rafhlaðan tæmist aftur. Hágæða grafítleiðarar eru venjulega notaðir sem rafskaut. Hins vegar eru einnig til afbrigði með járnleiðurum eða kóbaltleiðurum.Eftir því hvaða leiðarar eru notaðir hafa litíumjónarafhlöður mismunandi spennu. Rafvökvinn sjálfur verður að vera vatnslaus í litíumjónarafhlöðu þar sem litíum og vatn valda hörðum viðbrögðum. Ólíkt blýsýruforverum sínum hafa nútíma litíumjónarafhlöður (næstum) engin minnisáhrif eða sjálfsafhleðslu og litíumjónarafhlöður halda fullri orku í langan tíma.Litíumjónarafhlöður eru venjulega samansettar úr efnunum mangan, nikkel og kóbalti. Kóbalt er sjaldgæft frumefni og því dýrara að framleiða litíumrafhlöður. Þar að auki er kóbalt skaðlegt umhverfinu. Þess vegna eru margar rannsóknir í gangi til að framleiða katóðuefni fyrir litíumjónarafhlöður án kóbalts.Kostir litíumjónarafhlöður umfram blýsýrurafhlöður◎Notkun nútíma litíum-jón rafhlöðu hefur í för með sér fjölda kosta sem einfaldar blýsýrurafhlöður geta ekki boðið upp á.◎Til dæmis hafa þær mun lengri líftíma en blýsýrurafhlöður. Lithium-jón rafhlaða getur geymt sólarorku í næstum 20 ár.◎Fjöldi hleðsluferla og útskriftardýpt er einnig margfalt meiri en hjá blýrafhlöðum.◎Vegna mismunandi efna sem notuð eru í framleiðslunni eru litíumjónarafhlöður einnig mun léttari en blýrafhlöður og samþjappaðari. Þær taka því minna pláss við uppsetningu.◎Lithium-jón rafhlöður hafa einnig betri geymslueiginleika hvað varðar sjálfúthleðslu.◎Auk þess má ekki gleyma umhverfisþættinum: Því blýrafhlöður eru ekki sérstaklega umhverfisvænar í framleiðslu sinni vegna blýsins sem notað er.Tæknilegar lykiltölur litíumjónarafhlöðurHins vegar verður einnig að nefna að vegna langrar notkunartíma blýrafhlöður eru til mun marktækari langtímarannsóknir en fyrir enn mjög nýjar litíum-jón rafhlöður, þannig að notkun þeirra og tengdur kostnaður er einnig hægt að reikna betur og áreiðanlegri. Að auki er öryggiskerfi nútíma blýrafhlöður að hluta til enn betra en litíum-jón rafhlöður.Í meginatriðum eru áhyggjur af hættulegum göllum í litíumjónarafhlöðum ekki heldur ástæðulausar: Til dæmis geta dendrítar, þ.e. oddhvassar litíumútfellingar, myndast á anóðunni. Líkur á að þær valdi síðan skammhlaupi og þar með einnig hitaupphlaupi (útvermd viðbrögð með sterkri, sjálfhröðandi varmamyndun) eru sérstaklega miklar í litíumrafhlöðum sem innihalda lélega frumuíhluti. Í versta falli getur útbreiðsla þessarar bilunar til nágrannarafhlöðu leitt til keðjuverkunar og elds í rafhlöðunni.Hins vegar, þar sem fleiri og fleiri viðskiptavinir nota litíum-jón rafhlöður sem sólarrafhlöður, leiða námsáhrif framleiðenda með stærri framleiðslumagn einnig til frekari tæknilegra úrbóta á geymslugetu og meira rekstraröryggis litíum-jón rafhlöðu og einnig frekari kostnaðarlækkunar. Núverandi tækniþróun litíum-jón rafhlöðu má draga saman í eftirfarandi tæknilegum lykiltölum:

Geymslurými og kostnaður við litíum-jón sólarrafhlöðurKostnaðurinn við litíumjónarafhlöður fyrir sólarorku er almennt hærri en kostnaðurinn við blýsýruafhlöður. Til dæmis eru blýrafhlöður með afkastagetu upp á5 kWhkostar nú að meðaltali 800 dollara á kílóvattstund af nafnafköstum.Sambærileg litíumkerfi kosta hins vegar 1.700 dollara á kílóvattstund. Munurinn á ódýrustu og dýrustu kerfunum er þó töluvert meiri en hjá blýkerfum. Til dæmis eru litíumrafhlöður með 5 kWh einnig fáanlegar fyrir aðeins 1.200 dollara á kWh.Þrátt fyrir almennt hærri kaupkostnað er kostnaður við litíum-jón sólarrafhlöðukerfi á hverja geymda kílóvattstund hagstæðari reiknað yfir allan líftíma þess, þar sem litíum-jón rafhlöður endast lengur en blýsýrurafhlöður, sem þarf að skipta út eftir ákveðinn tíma.Þess vegna, þegar keypt er geymslukerfi fyrir heimilisrafhlöður, má ekki hræðast hærri kaupkostnað, heldur verður alltaf að tengja hagkvæmni litíum-jón rafhlöðu við allan endingartíma og fjölda geymdra kílóvattstunda.Eftirfarandi formúlur er hægt að nota til að reikna út allar lykiltölur fyrir geymslukerfi litíum-jón rafhlöðu fyrir sólarorkukerfi:1) Nafnrýmd * hleðsluhringrás = Fræðileg geymslurýmd.2) Fræðileg geymslugeta * Nýtni * Útblástursdýpt = Nothæf geymslugeta3) Kaupkostnaður / Notanleg geymslurými = Kostnaður á hverja geymda kWh

BSLBATT: Framleiðandi litíum-jón sólarrafhlöðurÞað eru nú margir framleiðendur og birgjar litíum-jón rafhlöðu.BSLBATT litíum-jón sólarrafhlöðurNota A-gráðu LiFePo4 rafhlöður frá BYD, Nintec og CATL, sameina þær og útvega þeim hleðslustýringarkerfi (rafhlöðustjórnunarkerfi) sem er aðlagað að sólarorkugeymslu til að tryggja rétta og vandræðalausa virkni hverrar einstakrar rafhlöðu sem og alls kerfisins.