Tecnologia, vantaggi e costi delle batterie agli ioni di litio

Come funziona una batteria agli ioni di litio? Quali vantaggi offre rispetto a una batteria al piombo? Quando conviene utilizzare una batteria agli ioni di litio per l'accumulo di energia?A batteria agli ioni di litio(in breve: batteria agli ioni di litio o batteria agli ioni di litio) è il termine generico per gli accumulatori basati su composti di litio in tutte e tre le fasi, nell'elettrodo negativo, in quello positivo e nell'elettrolita, la cella elettrochimica. Le batterie agli ioni di litio hanno un'energia specifica elevata rispetto ad altri tipi di batterie, ma richiedono circuiti di protezione elettronica nella maggior parte delle applicazioni, poiché reagiscono negativamente sia alla scarica profonda che al sovraccarico.Le batterie solari agli ioni di litio vengono caricate con l'elettricità proveniente dall'impianto fotovoltaico e scaricate nuovamente quando necessario. Per lungo tempo, le batterie al piombo sono state considerate la soluzione ideale per l'energia solare a questo scopo. Tuttavia, le batterie agli ioni di litio presentano vantaggi decisivi, sebbene l'acquisto comporti comunque costi aggiuntivi, che vengono comunque ammortizzati grazie a un utilizzo mirato.Struttura tecnica e comportamento di accumulo di energia delle batterie agli ioni di litioLe batterie agli ioni di litio non differiscono sostanzialmente dalle batterie al piombo nella loro struttura generale. Solo il portatore di carica è diverso: quando la batteria è carica, gli ioni di litio "migrano" dall'elettrodo positivo a quello negativo e rimangono lì "immagazzinati" fino a quando la batteria non si scarica nuovamente. Come elettrodi vengono solitamente utilizzati conduttori in grafite di alta qualità. Tuttavia, esistono anche varianti con conduttori in ferro o cobalto.A seconda dei conduttori utilizzati, le batterie agli ioni di litio presentano tensioni diverse. L'elettrolita stesso deve essere privo di acqua in una batteria agli ioni di litio, poiché il litio e l'acqua innescano una reazione violenta. A differenza dei loro predecessori al piombo-acido, le moderne batterie agli ioni di litio non presentano (quasi) alcun effetto memoria o autoscarica e mantengono a lungo la loro piena potenza.Le batterie agli ioni di litio sono generalmente composte dagli elementi chimici manganese, nichel e cobalto. Il cobalto (termine chimico: cobalto) è un elemento raro e pertanto rende la produzione di batterie agli ioni di litio più costosa. Inoltre, il cobalto è dannoso per l'ambiente. Pertanto, sono in corso numerose ricerche per produrre il materiale catodico per batterie agli ioni di litio ad alta tensione senza cobalto.Vantaggi delle batterie agli ioni di litio rispetto alle batterie al piombo◎L'impiego delle moderne batterie agli ioni di litio offre una serie di vantaggi che le semplici batterie al piombo non possono offrire.◎Innanzitutto, hanno una durata molto più lunga rispetto alle batterie al piombo. Una batteria agli ioni di litio è in grado di immagazzinare energia solare per un periodo di quasi 20 anni.◎Anche il numero di cicli di carica e la profondità di scarica sono notevolmente maggiori rispetto alle batterie al piombo.◎Grazie ai diversi materiali utilizzati nella produzione, le batterie agli ioni di litio sono anche molto più leggere e compatte delle batterie al piombo. Pertanto, occupano meno spazio durante l'installazione.◎Le batterie agli ioni di litio hanno anche migliori proprietà di accumulo in termini di autoscarica.◎Inoltre non bisogna dimenticare l'aspetto ambientale: le batterie al piombo, infatti, non sono particolarmente ecologiche nella loro produzione a causa del piombo utilizzato.Dati tecnici chiave delle batterie agli ioni di litioD'altro canto, va anche sottolineato che, grazie al lungo periodo di utilizzo delle batterie al piombo, sono disponibili studi a lungo termine molto più approfonditi rispetto alle batterie agli ioni di litio, ancora di recente costruzione, e che quindi il loro utilizzo e i relativi costi possono essere calcolati in modo più accurato e affidabile. Inoltre, il sistema di sicurezza delle moderne batterie al piombo è in parte persino migliore di quello delle batterie agli ioni di litio.In linea di principio, anche la preoccupazione per i difetti pericolosi nelle celle agli ioni di litio non è infondata: ad esempio, sull'anodo possono formarsi dendriti, ovvero depositi di litio appuntiti. La probabilità che questi inneschino cortocircuiti e quindi, in ultima analisi, causino anche una fuga termica (una reazione esotermica con forte generazione di calore autoaccelerante) è particolarmente elevata nelle celle al litio che contengono componenti di bassa qualità. Nel peggiore dei casi, la propagazione di questo difetto alle celle vicine può portare a una reazione a catena e a un incendio nella batteria.Tuttavia, poiché sempre più clienti utilizzano le batterie agli ioni di litio come batterie solari, l'apprendimento dei produttori con maggiori quantità prodotte porterà anche a ulteriori miglioramenti tecnici delle prestazioni di accumulo e a una maggiore sicurezza operativa delle batterie agli ioni di litio, nonché a ulteriori riduzioni dei costi. L'attuale stato di sviluppo tecnico delle batterie agli ioni di litio può essere riassunto nei seguenti dati tecnici chiave:

Capacità di accumulo e costi delle batterie solari agli ioni di litioIl costo di una batteria solare agli ioni di litio è generalmente superiore a quello di una batteria al piombo. Ad esempio, le batterie al piombo con una capacità di5 kWhattualmente costano in media 800 dollari per kilowattora di capacità nominale.I sistemi al litio comparabili, d'altra parte, costano 1.700 dollari al kilowattora. Tuttavia, la differenza tra i sistemi più economici e quelli più costosi è significativamente maggiore rispetto ai sistemi al piombo. Ad esempio, batterie al litio da 5 kWh sono disponibili anche a soli 1.200 dollari al kWh.Tuttavia, nonostante i costi di acquisto generalmente più elevati, il costo di un sistema di batterie solari agli ioni di litio per kilowattora accumulato è più conveniente se calcolato sull'intera durata di vita utile, poiché le batterie agli ioni di litio forniscono energia più a lungo delle batterie al piombo, che devono essere sostituite dopo un certo periodo di tempo.Pertanto, quando si acquista un sistema di accumulo residenziale, non bisogna lasciarsi spaventare dai costi di acquisto più elevati, ma bisogna sempre mettere in relazione l'efficienza economica di una batteria agli ioni di litio con l'intera durata utile e con il numero di kilowattora immagazzinati.Le seguenti formule possono essere utilizzate per calcolare tutti i dati chiave di un sistema di accumulo di batterie agli ioni di litio per impianti fotovoltaici:1) Capacità nominale * cicli di carica = Capacità di stoccaggio teorica.2) Capacità di stoccaggio teorica * Efficienza * Profondità di scarica = Capacità di stoccaggio utilizzabile3) Costo di acquisto / Capacità di stoccaggio utilizzabile = Costo per kWh immagazzinato

BSLBATT: Produttore di batterie solari agli ioni di litioAttualmente esistono molti produttori e fornitori di batterie agli ioni di litio.Batterie solari agli ioni di litio BSLBATTutilizzare celle LiFePo4 di grado A di BYD, Nintec e CATL, combinarle e dotarle di un sistema di controllo della carica (sistema di gestione della batteria) adattato all'accumulo di energia fotovoltaica per garantire il funzionamento corretto e senza problemi di ogni singola cella di accumulo nonché dell'intero sistema.