Литий-ионды аккумулятор қалай жұмыс істейді? Қорғасын-қышқылды аккумулятормен салыстырғанда оның қандай артықшылықтары бар? Литий-ионды аккумуляторды сақтау қашан өзін ақтайды?A литий-ионды батарея(қысқаша: литий-ионды батарея немесе литий-ионды батарея) - үш фазаның барлығында, теріс электродта, оң электродта, сондай-ақ электролитте, электрохимиялық элементте литий қосылыстарына негізделген аккумуляторларға арналған жалпы термин. Литий-ионды батареяның басқа батарея түрлерімен салыстырғанда жоғары меншікті энергиясы бар, бірақ көптеген қолданбаларда электрондық қорғаныс тізбектері қажет, себебі олар терең разрядқа да, шамадан тыс зарядтауға да теріс әсер етеді.Литий-ионды күн батареялары фотоэлектрлік жүйеден электр қуатымен зарядталады және қажет болған жағдайда қайтадан разрядталады. Ұзақ уақыт бойы қорғасын батареялары бұл мақсат үшін ең қолайлы күн энергиясы шешімі болып саналды. Дегенмен, литий-ионды батареяларға негізделген батареялардың шешуші артықшылықтары бар, дегенмен сатып алу әлі де қосымша шығындармен байланысты, бірақ олар мақсатты пайдалану арқылы өтеледі.Литий-ионды батареялардың техникалық құрылымы және энергия сақтау қасиетіЛитий-ионды батареялар жалпы құрылымы бойынша қорғасын-қышқылды батареялардан түбегейлі ерекшеленбейді. Тек заряд тасымалдаушысы ғана ерекшеленеді: батарея зарядталған кезде, литий иондары батареяның оң электродынан теріс электродына «миграцияланады» және батарея қайтадан разрядталғанша сол жерде «сақталады». Әдетте электродтар ретінде жоғары сапалы графит өткізгіштер қолданылады. Дегенмен, темір өткізгіштері немесе кобальт өткізгіштері бар нұсқалары да бар.Қолданылатын өткізгіштерге байланысты литий-ионды батареялардың кернеуі әртүрлі болады. Литий-ионды батареяда электролиттің өзі сусыз болуы керек, себебі литий мен су қатты реакцияны тудырады. Қорғасын-қышқылды алдыңғы батареялардан айырмашылығы, қазіргі заманғы литий-ионды батареяларда (дерлік) есте сақтау эффектісі немесе өздігінен разрядталу жоқ, ал литий-ионды батареялар толық қуатын ұзақ уақыт сақтайды.Литий-ионды қуатты аккумуляторлар әдетте марганец, никель және кобальт химиялық элементтерінен тұрады. Кобальт (химиялық термин: кобальт) сирек кездесетін элемент болып табылады, сондықтан литий аккумуляторларын өндіруді қымбаттатады. Сонымен қатар, кобальт қоршаған ортаға зиянды. Сондықтан кобальтсыз литий-ионды жоғары вольтты аккумуляторларға арналған катод материалын өндіру бойынша бірнеше зерттеу жұмыстары жүргізілуде.Литий-ионды батареялардың қорғасын-қышқылды батареялармен салыстырғандағы артықшылықтары◎Қазіргі заманғы литий-ионды батареяларды пайдалану қарапайым қорғасын-қышқылды батареялар бере алмайтын бірқатар артықшылықтарды әкеледі.◎Біріншіден, олардың қызмет ету мерзімі қорғасын-қышқылды батареяларға қарағанда әлдеқайда ұзақ. Литий-ионды батарея күн энергиясын шамамен 20 жыл бойы сақтай алады.◎Зарядтау циклдерінің саны және разряд тереңдігі қорғасын батареяларына қарағанда бірнеше есе көп.◎Өндірісте қолданылатын материалдардың әртүрлілігіне байланысты литий-ионды батареялар қорғасын батареяларына қарағанда әлдеқайда жеңіл және ықшам. Сондықтан олар орнату кезінде аз орын алады.◎Литий-ионды аккумуляторлар өздігінен разрядталу тұрғысынан жақсы сақтау қасиеттеріне ие.◎Сонымен қатар, экологиялық аспектіні де ұмытпау керек: қорғасын аккумуляторлары қолданылатын қорғасынға байланысты өндірісте аса экологиялық таза емес.Литий-ионды батареялардың техникалық негізгі көрсеткіштеріЕкінші жағынан, қорғасын батареяларын ұзақ уақыт пайдалануына байланысты, әлі де жаңа литий-ионды батареяларға қарағанда әлдеқайда маңызды ұзақ мерзімді зерттеулер бар екенін атап өткен жөн, сондықтан оларды пайдалану және онымен байланысты шығындарды да жақсырақ және сенімдірек есептеуге болады. Сонымен қатар, қазіргі заманғы қорғасын батареяларының қауіпсіздік жүйесі литий-ионды батареяларға қарағанда ішінара жақсырақ.Негізінде, литий-иондық жасушалардағы қауіпті ақаулар туралы алаңдаушылық та негізсіз емес: Мысалы, анодта дендриттер, яғни үшкір литий шөгінділері пайда болуы мүмкін. Олардың қысқа тұйықталуды тудыруы және сайып келгенде жылулық қашуды (күшті, өздігінен жылдамдайтын жылу түзілуімен экзотермиялық реакция) тудыруы ықтималдығы, әсіресе, сапасы төмен жасуша компоненттерін қамтитын литий жасушаларында жоғары. Ең нашар жағдайда, бұл ақаулықтың көршілес жасушаларға таралуы тізбекті реакцияға және батареяда өртке әкелуі мүмкін.Дегенмен, тұтынушылардың саны артып келе жатқандықтан, литий-ионды батареяларды күн батареялары ретінде пайдаланатындықтан, өндірушілердің өндіріс көлемін арттыру арқылы алған білімі литий-ионды батареялардың сақтау өнімділігінің техникалық жақсаруына және пайдалану қауіпсіздігінің жоғарылауына, сондай-ақ шығындардың одан әрі төмендеуіне әкеледі. Литий-ионды батареялардың қазіргі техникалық даму жағдайын келесі техникалық негізгі көрсеткіштермен қорытындылауға болады:
| Қолданбалар | Үй энергиясын сақтау, телекоммуникация, UPS, микрожелі |
|---|---|
| Қолдану салалары | Максималды фотоэлектрлік өзіндік тұтыну, шың жүктемесін ауыстыру, шың алқабы режимі, желіден тыс |
| Тиімділік | 90%-дан 95%-ға дейін |
| Сақтау сыйымдылығы | 1 кВт-тан бірнеше МВт-қа дейін |
| Энергия тығыздығы | 100-ден 200 Вт/кг-ға дейін |
| Босату уақыты | 1 сағаттан бірнеше күнге дейін |
| Өздігінен разрядталу жылдамдығы | Жылына ~ 5% |
| Циклдер уақыты | 3000-нан 10000-ға дейін (80% разряд кезінде) |
| Инвестициялық шығындар | кВт/сағ үшін 1000-нан 1500-ге дейін |
Литий-ионды күн батареяларының сақтау сыйымдылығы және құныЛитий-ионды күн батареясының құны, әдетте, қорғасын-қышқылды батареяға қарағанда жоғары. Мысалы, сыйымдылығы бар қорғасын батареялары5 кВт/сағҚазіргі уақытта номиналды қуаттың бір киловатт-сағаты орта есеппен 800 доллар тұрады.Екінші жағынан, ұқсас литий жүйелерінің құны киловатт-сағатына 1700 долларды құрайды. Дегенмен, ең арзан және ең қымбат жүйелер арасындағы айырмашылық қорғасын жүйелеріне қарағанда айтарлықтай жоғары. Мысалы, 5 кВт/сағ қуаттылығы бар литий батареялары да кВт/сағатына 1200 доллардан бастап қолжетімді.Дегенмен, жалпы сатып алу шығындарының жоғары болуына қарамастан, литий-ионды күн батареясы жүйесінің сақталған киловатт-сағатқа шаққандағы құны бүкіл қызмет ету мерзімі ішінде есептелгеннен тиімдірек, себебі литий-ионды батареялар белгілі бір уақыттан кейін ауыстырылуы керек қорғасын-қышқылды батареяларға қарағанда ұзағырақ қуат береді.Сондықтан, тұрғын үйге арналған аккумуляторлық батареяны сақтау жүйесін сатып алғанда, сатып алу құнының жоғарылауынан қорықпау керек, бірақ литий-иондық аккумулятордың экономикалық тиімділігін әрқашан қызмет ету мерзімімен және сақталған киловатт-сағат санымен байланыстыру керек.Фотоэлектрлік жүйелерге арналған литий-ионды батарея сақтау жүйесінің барлық негізгі көрсеткіштерін есептеу үшін келесі формулаларды пайдалануға болады:1) Номиналды сыйымдылық * заряд циклдары = Теориялық сақтау сыйымдылығы.2) Теориялық сақтау сыйымдылығы * Тиімділік * Шығару тереңдігі = Пайдаланылатын сақтау сыйымдылығы3) Сатып алу құны / Пайдаланылатын сақтау сыйымдылығы = Сақталған кВт/сағ үшін құны
| Қорғасын-қышқылды аккумуляторлар | Литий-ионды батарея | |
| Номиналды сыйымдылық | 5 кВт/сағ | 5 кВт/сағ |
| Циклдік өмір | 3300 | 5800 |
| Теориялық сақтау сыйымдылығы | 16,500 кВт/сағ | 29 000 кВт/сағ |
| Тиімділік | 82% | 95% |
| Шығару тереңдігі | 65% | 90% |
| Пайдаланылатын сақтау сыйымдылығы | 8,795 кВт/сағ | 24,795 кВт/сағ |
| Сатып алу шығындары | 4000 доллар | 8 500 доллар |
| КВт/сағ үшін сақтау құны | $0,45 / кВтсағ | $0,34/кВтсағ |
BSLBATT: Литий-ионды күн батареяларын өндірушіҚазіргі уақытта литий-ионды батареяларды өндірушілер мен жеткізушілер көп.BSLBATT литий-ионды күн батареяларыBYD, Nintec және CATL компанияларының А класты LiFePo4 ұяшықтарын пайдаланыңыз, оларды біріктіріңіз және әрбір жеке сақтау ұяшығының, сондай-ақ бүкіл жүйенің дұрыс және ақаусыз жұмысын қамтамасыз ету үшін фотоэлектрлік қуат сақтау жүйесіне бейімделген зарядты басқару жүйесін (батареяны басқару жүйесі) қамтамасыз етіңіз.
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 8 мамыр