Technologia, zalety i koszty baterii litowo-jonowych

Jak działa akumulator litowo-jonowy? Jakie ma zalety w porównaniu z akumulatorem kwasowo-ołowiowym? Kiedy magazynowanie w akumulatorze litowo-jonowym się opłaca?A akumulator litowo-jonowy(w skrócie: akumulator litowo-jonowy lub akumulator litowo-jonowy) to ogólne określenie akumulatorów opartych na związkach litu we wszystkich trzech fazach, w elektrodzie ujemnej, w elektrodzie dodatniej, a także w elektrolicie, ogniwie elektrochemicznym. Akumulator litowo-jonowy ma wysoką energię właściwą w porównaniu z innymi typami akumulatorów, ale wymaga elektronicznych obwodów zabezpieczających w większości zastosowań, ponieważ reaguje niekorzystnie zarówno na głębokie rozładowanie, jak i przeładowanie.Akumulatory litowo-jonowe są ładowane energią elektryczną z systemu fotowoltaicznego i rozładowywane w razie potrzeby. Przez długi czas akumulatory ołowiowe były uważane za idealne rozwiązanie w zakresie energii słonecznej do tego celu. Jednak akumulatory litowo-jonowe mają decydujące zalety, chociaż zakup nadal wiąże się z dodatkowymi kosztami, które jednak są odzyskiwane poprzez ukierunkowane użytkowanie.Struktura techniczna i zachowanie magazynowania energii w bateriach litowo-jonowychAkumulatory litowo-jonowe nie różnią się zasadniczo od akumulatorów kwasowo-ołowiowych pod względem ogólnej struktury. Różnią się jedynie nośnikiem ładunku: gdy akumulator jest ładowany, jony litu „migrują” z elektrody dodatniej do elektrody ujemnej akumulatora i pozostają tam „przechowywane”, dopóki akumulator nie zostanie ponownie rozładowany. Jako elektrody zwykle stosuje się wysokiej jakości przewodniki grafitowe. Istnieją jednak również warianty z przewodnikami żelaznymi lub kobaltowymi.W zależności od użytych przewodników, baterie litowo-jonowe będą miały różne napięcia. Sam elektrolit w baterii litowo-jonowej musi być bezwodny, ponieważ lit i woda wywołują gwałtowną reakcję. W przeciwieństwie do swoich poprzedników kwasowo-ołowiowych, nowoczesne baterie litowo-jonowe nie mają (prawie) żadnych efektów pamięci ani samorozładowań, a baterie litowo-jonowe zachowują pełną moc przez długi czas.Akumulatory litowo-jonowe zazwyczaj składają się z pierwiastków chemicznych: manganu, niklu i kobaltu. Kobalt (termin chemiczny: kobalt) jest rzadkim pierwiastkiem, dlatego produkcja akumulatorów litowo-jonowych jest droższa. Ponadto kobalt jest szkodliwy dla środowiska. Dlatego też podejmowane są liczne wysiłki badawcze w celu wytworzenia materiału katodowego do wysokonapięciowych akumulatorów litowo-jonowych bez kobaltu.Zalety akumulatorów litowo-jonowych w porównaniu z akumulatorami kwasowo-ołowiowymi◎Zastosowanie nowoczesnych akumulatorów litowo-jonowych niesie ze sobą szereg zalet, jakich nie mogą zapewnić zwykłe akumulatory kwasowo-ołowiowe.◎Po pierwsze, mają znacznie dłuższą żywotność niż akumulatory kwasowo-ołowiowe. Akumulator litowo-jonowy jest w stanie magazynować energię słoneczną przez okres prawie 20 lat.◎Liczba cykli ładowania i głębokość rozładowania są również wielokrotnie większe niż w przypadku akumulatorów ołowiowych.◎Ze względu na różne materiały użyte w produkcji, baterie litowo-jonowe są również znacznie lżejsze od baterii ołowiowych i bardziej kompaktowe. Zajmują zatem mniej miejsca podczas instalacji.◎Akumulatory litowo-jonowe mają również lepsze właściwości magazynowania energii pod względem samorozładowania.◎Ponadto nie można zapominać o aspekcie środowiskowym, gdyż ze względu na stosowany ołów produkcja akumulatorów ołowiowych nie jest szczególnie przyjazna dla środowiska.Kluczowe dane techniczne dotyczące baterii litowo-jonowychZ drugiej strony należy również wspomnieć, że ze względu na długi okres użytkowania akumulatorów ołowiowych, istnieje znacznie więcej znaczących długoterminowych badań niż w przypadku wciąż bardzo nowych akumulatorów litowo-jonowych, dzięki czemu ich użytkowanie i związane z nim koszty można również lepiej i bardziej niezawodnie obliczyć. Ponadto system bezpieczeństwa nowoczesnych akumulatorów ołowiowych jest częściowo nawet lepszy niż w przypadku akumulatorów litowo-jonowych.Zasadniczo obawy dotyczące niebezpiecznych defektów w ogniwach litowo-jonowych również nie są bezpodstawne: na przykład na anodzie mogą tworzyć się dendryty, czyli spiczaste osady litu. Prawdopodobieństwo, że wywołają one zwarcia, a tym samym ostatecznie spowodują również niekontrolowany wzrost temperatury (reakcja egzotermiczna z silnym, samoprzyspieszającym się wytwarzaniem ciepła), jest szczególnie duże w przypadku ogniw litowych zawierających niskiej jakości komponenty ogniw. W najgorszym przypadku propagacja tego błędu na sąsiednie ogniwa może doprowadzić do reakcji łańcuchowej i pożaru akumulatora.Jednak w miarę jak coraz więcej klientów używa baterii litowo-jonowych jako baterii słonecznych, efekty uczenia się producentów o większych ilościach produkcji prowadzą również do dalszych udoskonaleń technicznych wydajności magazynowania i wyższego bezpieczeństwa operacyjnego baterii litowo-jonowych, a także dalszych redukcji kosztów. Obecny stan rozwoju technicznego baterii litowo-jonowych można podsumować następującymi kluczowymi liczbami technicznymi:

Pojemność magazynowa i koszty baterii słonecznych litowo-jonowychKoszt baterii litowo-jonowej do ogniw słonecznych jest zazwyczaj wyższy niż koszt baterii kwasowo-ołowiowej. Na przykład baterie ołowiowe o pojemności5 kWhObecnie średni koszt kilowatogodziny mocy nominalnej wynosi 800 dolarów.Porównywalne systemy litowe kosztują natomiast 1700 dolarów za kilowatogodzinę. Jednak różnica między najtańszymi i najdroższymi systemami jest znacznie większa niż w przypadku systemów ołowiowych. Na przykład baterie litowe o pojemności 5 kWh są również dostępne za jedyne 1200 dolarów za kWh.Mimo ogólnie wyższych kosztów zakupu, koszt systemu akumulatorów litowo-jonowych na kilowatogodzinę energii elektrycznej jest korzystniejszy w przeliczeniu na cały okres eksploatacji, ponieważ akumulatory litowo-jonowe zapewniają energię dłużej niż akumulatory kwasowo-ołowiowe, które należy wymienić po pewnym czasie.Dlatego też przy zakupie domowego systemu magazynowania energii nie należy obawiać się wyższych kosztów zakupu, lecz zawsze należy brać pod uwagę ekonomiczną efektywność akumulatora litowo-jonowego w kontekście jego całkowitego okresu użytkowania i liczby zgromadzonych kilowatogodzin.Poniższe wzory można wykorzystać do obliczenia wszystkich kluczowych wskaźników systemu magazynowania energii w akumulatorach litowo-jonowych dla systemów fotowoltaicznych:1) Pojemność nominalna * cykle ładowania = teoretyczna pojemność magazynowania.2) Teoretyczna pojemność magazynowa * Wydajność * Głębokość rozładowania = Użyteczna pojemność magazynowa3) Koszt zakupu / Użyteczna pojemność magazynowa = Koszt za zmagazynowaną kWh

BSLBATT: Producent baterii litowo-jonowych do zastosowań solarnychObecnie istnieje wielu producentów i dostawców baterii litowo-jonowych.Akumulatory słoneczne litowo-jonowe BSLBATTwykorzystują ogniwa LiFePo4 klasy A firm BYD, Nintec i CATL, łączą je i wyposażają w system kontroli ładowania (system zarządzania baterią) dostosowany do magazynowania energii fotowoltaicznej, aby zagwarantować prawidłową i bezproblemową pracę każdego pojedynczego ogniwa magazynującego, jak i całego systemu.