Technologia, zalety i koszty baterii litowo-jonowych

Jak działa akumulator litowo-jonowy? Jakie ma zalety w porównaniu z akumulatorem kwasowo-ołowiowym? Kiedy opłaca się magazynowanie energii w akumulatorze litowo-jonowym?A bateria litowo-jonowa(w skrócie: akumulator litowo-jonowy lub akumulator litowo-jonowy) to ogólny termin określający akumulatory oparte na związkach litu we wszystkich trzech fazach: elektrodzie ujemnej, elektrodzie dodatniej oraz elektrolicie, czyli ogniwie elektrochemicznym. Akumulatory litowo-jonowe charakteryzują się wysoką energią właściwą w porównaniu z innymi typami akumulatorów, ale w większości zastosowań wymagają elektronicznych układów zabezpieczających, ponieważ niekorzystnie reagują zarówno na głębokie rozładowanie, jak i przeładowanie.Akumulatory litowo-jonowe są ładowane energią elektryczną z instalacji fotowoltaicznej i rozładowywane w razie potrzeby. Przez długi czas akumulatory ołowiowe były uważane za idealne rozwiązanie w zakresie energii słonecznej do tego celu. Jednak akumulatory oparte na akumulatorach litowo-jonowych mają zdecydowane zalety, choć ich zakup nadal wiąże się z dodatkowymi kosztami, które jednak rekompensują się poprzez celowe użytkowanie.Struktura techniczna i zachowanie się akumulatorów litowo-jonowych podczas magazynowania energiiAkumulatory litowo-jonowe zasadniczo nie różnią się od akumulatorów kwasowo-ołowiowych pod względem ogólnej konstrukcji. Różnią się jedynie nośnikiem ładunku: podczas ładowania akumulatora jony litu „migrują” z elektrody dodatniej do ujemnej i pozostają tam „magazynowane” do momentu ponownego rozładowania akumulatora. Jako elektrody zazwyczaj stosuje się wysokiej jakości przewodniki grafitowe. Istnieją jednak również warianty z przewodnikami żelaznymi lub kobaltowymi.W zależności od zastosowanych przewodników, akumulatory litowo-jonowe będą miały różne napięcia. Sam elektrolit w akumulatorze litowo-jonowym musi być bezwodny, ponieważ lit i woda wywołują gwałtowne reakcje. W przeciwieństwie do swoich poprzedników, akumulatory kwasowo-ołowiowe, nowoczesne akumulatory litowo-jonowe nie mają (prawie) efektu pamięci ani samorozładowania, a akumulatory 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 pierwiastkiem rzadkim, co powoduje wzrost kosztów produkcji akumulatorów litowo-jonowych. Ponadto kobalt jest szkodliwy dla środowiska. Dlatego prowadzone są liczne badania nad materiałem katodowym 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 może 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, akumulatory litowo-jonowe są również znacznie lżejsze i bardziej kompaktowe niż akumulatory ołowiowe. Dzięki temu zajmują mniej miejsca podczas montażu.◎Akumulatory litowo-jonowe mają również lepsze właściwości magazynowania energii pod względem samorozładowania.◎Nie można również zapomnieć o aspekcie ekologicznym. 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, istnieją znacznie bardziej wiarygodne badania długoterminowe niż w przypadku wciąż bardzo nowych akumulatorów litowo-jonowych, dzięki czemu ich użytkowanie i związane z nim koszty można lepiej i bardziej wiarygodnie 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 doprowadzą do niekontrolowanego wzrostu temperatury (reakcji egzotermicznej z silnym, samonapędzającym się wydzielaniem ciepła), jest szczególnie wysokie w przypadku ogniw litowych zawierających komponenty niskiej jakości. W najgorszym przypadku propagacja tego defektu na sąsiednie ogniwa może doprowadzić do reakcji łańcuchowej i pożaru akumulatora.Jednak wraz ze wzrostem liczby klientów wykorzystujących akumulatory litowo-jonowe jako baterie słoneczne, proces uczenia się producentów, którzy zwiększają produkcję, prowadzi również do dalszych udoskonaleń technicznych w zakresie wydajności magazynowania i wyższego bezpieczeństwa eksploatacji akumulatorów litowo-jonowych, a także do dalszej redukcji kosztów. Aktualny stan rozwoju technicznego akumulatorów litowo-jonowych można podsumować następującymi kluczowymi danymi technicznymi:

Pojemność magazynowa i koszty baterii słonecznych litowo-jonowychKoszt akumulatora litowo-jonowego do zasilania energią słoneczną jest zazwyczaj wyższy niż koszt akumulatora kwasowo-ołowiowego. Na przykład akumulatory ołowiowe o pojemności5 kWhobecnie koszt wynosi średnio 800 dolarów za kilowatogodzinę mocy nominalnej.Porównywalne systemy litowe kosztują natomiast 1700 dolarów za kilowatogodzinę. Różnica między najtańszymi a najdroższymi systemami jest jednak znacznie większa niż w przypadku systemów ołowiowych. Na przykład, akumulatory litowe o pojemności 5 kWh są dostępne już za 1200 dolarów za kWh.Mimo ogólnie wyższych kosztów zakupu, koszt systemu akumulatorów litowo-jonowych na każdą zmagazynowaną kilowatogodzinę jest korzystniejszy w przeliczeniu na cały okres eksploatacji, ponieważ akumulatory litowo-jonowe dostarczają energię dłużej niż akumulatory kwasowo-ołowiowe, które trzeba 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 odniesieniu do 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 magazynowania * Wydajność * Głębokość rozładowania = Użyteczna pojemność magazynowania3) Koszt zakupu / Użyteczna pojemność magazynowa = Koszt za zmagazynowaną kWh

BSLBATT: Producent litowo-jonowych baterii słonecznychObecnie istnieje wielu producentów i dostawców baterii litowo-jonowych.Akumulatory litowo-jonowe solarne BSLBATTzastosować ogniwa LiFePo4 klasy A firm BYD, Nintec i CATL, połączyć je i wyposażyć w system kontroli ładowania (system zarządzania baterią) dostosowany do magazynowania energii fotowoltaicznej, aby zagwarantować właściwą i bezproblemową pracę każdego pojedynczego ogniwa magazynującego, a także całego systemu.