Teknologi, fordeler og kostnader for litiumionbatterier

Hvordan fungerer et litiumionbatteri? Hvilke fordeler har det i forhold til et blybatteri? Når lønner det seg å lagre et litiumionbatteri?A litiumionbatteri(kort: litiumionbatteri eller Li-ion-batteri) er den generelle betegnelsen for akkumulatorer basert på litiumforbindelser i alle tre faser, i den negative elektroden, i den positive elektroden samt i elektrolytten, den elektrokjemiske cellen. Litiumionbatterier har høy spesifikk energi sammenlignet med andre typer batterier, men krever elektroniske beskyttelseskretser i de fleste bruksområder, ettersom de reagerer negativt på både dyputlading og overlading.Litiumion-solcellebatterier lades med strøm fra solcelleanlegget og utlades igjen etter behov. Blybatterier ble lenge ansett som den ideelle solenergiløsningen for dette formålet. Batterier basert på litiumion har imidlertid avgjørende fordeler, selv om kjøpet fortsatt er forbundet med merkostnader, som imidlertid tjenes inn gjennom målrettet bruk.Teknisk struktur og energilagringsadferd for litiumionbatterierLitiumionbatterier skiller seg ikke fundamentalt fra blybatterier i sin generelle struktur. Bare ladningsbæreren er forskjellig: Når batteriet lades, "migrerer" litiumioner fra den positive elektroden til den negative elektroden på batteriet og forblir "lagret" der til batteriet utlades igjen. Høykvalitets grafittledere brukes vanligvis som elektroder. Det finnes imidlertid også varianter med jernledere eller koboltledere.Avhengig av hvilke ledere som brukes, vil litiumionbatteriene ha forskjellige spenninger. Selve elektrolytten må være vannfri i et litiumionbatteri, siden litium og vann utløser en voldsom reaksjon. I motsetning til sine blysyreforgjengere har moderne litiumionbatterier (nesten) ingen minneeffekter eller selvutlading, og litiumionbatterier beholder sin fulle effekt i lang tid.Litiumionbatterier består vanligvis av de kjemiske grunnstoffene mangan, nikkel og kobolt. Kobolt (kjemisk betegnelse: kobolt) er et sjeldent grunnstoff og gjør derfor produksjonen av litiumbatterier dyrere. I tillegg er kobolt skadelig for miljøet. Derfor er det flere forskningsinnsatser for å produsere katodematerialet for litiumionbatterier med høy spenning uten kobolt.Fordeler med litiumionbatterier fremfor blybatterier◎Bruken av moderne litiumionbatterier medfører en rekke fordeler som enkle blybatterier ikke kan levere.◎For det første har de mye lengre levetid enn blybatterier. Et litiumionbatteri kan lagre solenergi i nesten 20 år.◎Antall ladesykluser og utladningsdybden er også mange ganger større enn med blybatterier.◎På grunn av de forskjellige materialene som brukes i produksjonen, er litiumionbatterier også mye lettere enn blybatterier og mer kompakte. De tar derfor mindre plass under installasjon.◎Litiumionbatterier har også bedre lagringsegenskaper når det gjelder selvutlading.◎I tillegg må man ikke glemme miljøaspektet: Fordi blybatterier ikke er spesielt miljøvennlige i produksjonen på grunn av blyet som brukes.Tekniske nøkkeltall for litiumionbatterierPå den annen side må det også nevnes at det, på grunn av den lange bruksperioden for blybatterier, finnes mye mer meningsfulle langtidsstudier enn for de fortsatt helt nye litiumionbatteriene, slik at bruken og tilhørende kostnader også kan beregnes bedre og mer pålitelig. I tillegg er sikkerhetssystemet til moderne blybatterier delvis enda bedre enn for litiumionbatterier.I prinsippet er bekymringen for farlige defekter i litiumionceller heller ikke ubegrunnet: For eksempel kan dendritter, dvs. spisse litiumavleiringer, dannes på anoden. Sannsynligheten for at disse deretter utløser kortslutninger, og dermed til slutt også forårsaker en termisk runaway (en eksoterm reaksjon med sterk, selvakselererende varmeutvikling), er spesielt gitt i litiumceller som inneholder cellekomponenter av lav kvalitet. I verste fall kan spredning av denne feilen til naboceller føre til en kjedereaksjon og brann i batteriet.Men ettersom flere og flere kunder bruker litiumionbatterier som solcellebatterier, fører læringseffektene fra produsenter med større produksjonsmengder også til ytterligere tekniske forbedringer av lagringsytelsen og høyere driftssikkerhet for litiumionbatterier, samt ytterligere kostnadsreduksjoner. Den nåværende tekniske utviklingsstatusen for litiumionbatterier kan oppsummeres i følgende tekniske nøkkeltall:

Lagringskapasitet og kostnader for litiumion-solbatterierKostnaden for et litiumion-solcellebatteri er generelt høyere enn for et blybatteri. For eksempel blybatterier med en kapasitet på5 kWhkoster for tiden i gjennomsnitt 800 dollar per kilowattime med nominell kapasitet.Sammenlignbare litiumsystemer koster derimot 1700 dollar per kilowattime. Forskjellen mellom de billigste og dyreste systemene er imidlertid betydelig høyere enn for blysystemer. For eksempel er litiumbatterier med 5 kWh også tilgjengelige for så lite som 1200 dollar per kWh.Til tross for de generelt høyere innkjøpskostnadene, er imidlertid kostnaden for et litiumion-solcellebatterisystem per lagret kilowattime gunstigere beregnet over hele levetiden, ettersom litiumion-batterier gir strøm lenger enn blybatterier, som må byttes ut etter en viss tidsperiode.Når man kjøper et batterilagringssystem til boliger, må man derfor ikke være redd for høyere kjøpskostnader, men alltid relatere den økonomiske effektiviteten til et litiumionbatteri til hele levetiden og antall lagrede kilowattimer.Følgende formler kan brukes til å beregne alle nøkkeltallene for et litiumionbatterilagringssystem for PV-systemer:1) Nominell kapasitet * ladesykluser = Teoretisk lagringskapasitet.2) Teoretisk lagringskapasitet * Effektivitet * Utladningsdybde = Brukbar lagringskapasitet3) Innkjøpskostnad / Utnyttbar lagringskapasitet = Kostnad per lagret kWh

BSLBATT: Produsent av litiumion-solbatterierDet finnes for tiden mange produsenter og leverandører av litiumionbatterier.BSLBATT litium-ion solcellebatterierbruke A-klasse LiFePo4-celler fra BYD, Nintec og CATL, kombinere dem og gi dem et ladekontrollsystem (batteristyringssystem) tilpasset solcellelagring for å sikre riktig og problemfri drift av hver enkelt lagringscelle så vel som hele systemet.