Technologie, voordelen en kosten van lithium-ionbatterijen

Hoe werkt een lithium-ionbatterij? Welke voordelen biedt deze ten opzichte van een loodzuurbatterij? Wanneer is een lithium-ionbatterij de investering waard?A lithium-ionbatterijLithium-ionbatterij (kortweg: lithium-ionbatterij of Li-ionbatterij) is de algemene term voor accu's die gebaseerd zijn op lithiumverbindingen in alle drie de fasen: in de negatieve elektrode, in de positieve elektrode en in de elektrolyt, de elektrochemische cel. Lithium-ionbatterijen hebben een hoge specifieke energie in vergelijking met andere batterijtypen, maar vereisen in de meeste toepassingen elektronische beveiligingscircuits, omdat ze nadelig reageren op zowel diepe ontlading als overladen.Lithium-ion-zonnebatterijen worden opgeladen met elektriciteit van het fotovoltaïsche systeem en weer ontladen wanneer nodig. Lange tijd werden loodaccu's beschouwd als de ideale oplossing voor zonne-energie. Lithium-ion-batterijen hebben echter doorslaggevende voordelen, hoewel de aanschaf nog steeds gepaard gaat met extra kosten, die echter worden terugverdiend door gericht gebruik.Technische structuur en energieopslaggedrag van lithium-ionbatterijenLithium-ionbatterijen verschillen in hun algemene structuur niet fundamenteel van loodzuurbatterijen. Alleen de ladingsdrager is anders: tijdens het opladen migreren lithiumionen van de positieve elektrode naar de negatieve elektrode en blijven daar opgeslagen totdat de batterij weer ontladen is. Meestal worden hoogwaardige grafietgeleiders als elektroden gebruikt. Er bestaan ​​echter ook varianten met ijzeren of kobaltgeleiders.Afhankelijk van de gebruikte geleiders hebben lithium-ionbatterijen verschillende spanningen. De elektrolyt zelf moet watervrij zijn in een lithium-ionbatterij, omdat lithium en water een heftige reactie veroorzaken. In tegenstelling tot hun loodzuurvoorgangers hebben moderne lithium-ionbatterijen (vrijwel) geen geheugeneffect of zelfontlading en behouden ze hun volledige vermogen gedurende lange tijd.Lithium-ion-accu's bestaan ​​doorgaans uit de chemische elementen mangaan, nikkel en kobalt. Kobalt is een zeldzaam element, waardoor de productie van lithium-ion-accu's duurder is. Bovendien is kobalt schadelijk voor het milieu. Daarom wordt er veel onderzoek gedaan naar de productie van kathodemateriaal voor lithium-ion-accu's zonder kobalt.Voordelen van lithium-ionbatterijen ten opzichte van loodzuurbatterijen◎Het gebruik van moderne lithium-ionbatterijen biedt een aantal voordelen die eenvoudige loodzuurbatterijen niet kunnen bieden.◎Ten eerste hebben ze een veel langere levensduur dan loodzuuraccu's. Een lithium-ionbatterij kan zonne-energie bijna 20 jaar lang opslaan.◎Het aantal laadcycli en de ontladingsdiepte zijn ook vele malen groter dan bij loodaccu's.◎Door de verschillende materialen die bij de productie worden gebruikt, zijn lithium-ionbatterijen ook veel lichter en compacter dan loodaccu's. Daardoor nemen ze minder ruimte in beslag tijdens de installatie.◎Lithium-ionbatterijen hebben ook betere opslageigenschappen wat betreft zelfontlading.◎Daarbij mag men het milieuaspect niet vergeten: loodaccu's zijn namelijk niet bepaald milieuvriendelijk in hun productie vanwege het gebruikte lood.Technische kerncijfers van lithium-ionbatterijenDaarentegen moet ook worden vermeld dat er, vanwege de lange gebruiksduur van loodaccu's, veel meer zinvolle langetermijnstudies beschikbaar zijn dan voor de nog zeer nieuwe lithium-ionaccu's. Hierdoor kunnen het gebruik en de bijbehorende kosten beter en betrouwbaarder worden berekend. Bovendien is het veiligheidssysteem van moderne loodaccu's op sommige punten zelfs beter dan dat van lithium-ionaccu's.De bezorgdheid over gevaarlijke defecten in lithium-ioncellen is in principe ook niet ongegrond: er kunnen bijvoorbeeld dendrieten, oftewel puntige lithiumafzettingen, op de anode ontstaan. De kans dat deze vervolgens kortsluiting veroorzaken en daardoor uiteindelijk ook een thermische runaway (een exotherme reactie met sterke, zelfversnellende warmteontwikkeling) teweegbrengen, is met name aanwezig in lithiumcellen met componenten van lage kwaliteit. In het ergste geval kan de verspreiding van dit defect naar naburige cellen leiden tot een kettingreactie en brand in de batterij.Naarmate steeds meer klanten lithium-ionbatterijen als zonnebatterijen gebruiken, leiden de leerervaringen van fabrikanten met grotere productieaantallen tot verdere technische verbeteringen van de opslagprestaties en een hogere bedrijfsveiligheid van lithium-ionbatterijen, en tevens tot verdere kostenverlagingen. De huidige stand van de technische ontwikkeling van lithium-ionbatterijen kan worden samengevat in de volgende technische kerncijfers:

Opslagcapaciteit en kosten van lithium-ion-zonnebatterijenDe kosten van een lithium-ion-zonnebatterij liggen over het algemeen hoger dan die van een loodzuurbatterij. Loodzuurbatterijen met een capaciteit van bijvoorbeeld...5 kWhMomenteel kosten ze gemiddeld 800 dollar per kilowattuur nominaal vermogen.Vergelijkbare lithiumsystemen kosten daarentegen 1.700 dollar per kilowattuur. Het verschil tussen de goedkoopste en duurste systemen is echter aanzienlijk groter dan bij loodaccu's. Zo zijn lithiumbatterijen met een capaciteit van 5 kWh bijvoorbeeld al verkrijgbaar voor slechts 1.200 dollar per kWh.Ondanks de doorgaans hogere aanschafkosten zijn de kosten van een lithium-ion zonnebatterijsysteem per opgeslagen kilowattuur gunstiger berekend over de gehele levensduur, omdat lithium-ionbatterijen langer stroom leveren dan loodzuurbatterijen, die na een bepaalde tijd vervangen moeten worden.Bij de aanschaf van een batterijopslagsysteem voor thuisgebruik moet men zich daarom niet laten afschrikken door de hogere aanschafkosten, maar de economische efficiëntie van een lithium-ionbatterij altijd afwegen tegen de totale levensduur en het aantal opgeslagen kilowattuur.De volgende formules kunnen worden gebruikt om alle belangrijke gegevens van een lithium-ion-batterijopslagsysteem voor PV-systemen te berekenen:1) Nominale capaciteit * laadcycli = Theoretische opslagcapaciteit.2) Theoretische opslagcapaciteit * Rendement * Ontladingsdiepte = Bruikbare opslagcapaciteit3) Aanschafkosten / Bruikbare opslagcapaciteit = Kosten per opgeslagen kWh

BSLBATT: Fabrikant van lithium-ion zonnebatterijenEr zijn momenteel veel fabrikanten en leveranciers van lithium-ionbatterijen.BSLBATT lithium-ion zonnebatterijenGebruik A-klasse LiFePo4-cellen van BYD, Nintec en CATL, combineer ze en voorzie ze van een laadregelsysteem (batterijbeheersysteem) dat is aangepast aan fotovoltaïsche energieopslag om de juiste en probleemloze werking van elke afzonderlijke opslagcel en het gehele systeem te garanderen.