Tecnologia, vantagens e custos das baterias de íons de lítio

Como funciona uma bateria de íons de lítio? Quais são as vantagens dela em relação a uma bateria de chumbo-ácido? Quando o armazenamento em bateria de íons de lítio compensa?A bateria de íons de lítio(abreviação: bateria de íons de lítio ou bateria de íons de lítio) é o termo genérico para acumuladores baseados em compostos de lítio em todas as três fases, no eletrodo negativo, no eletrodo positivo e também no eletrólito, a célula eletroquímica. As baterias de íons de lítio têm alta energia específica em comparação com outros tipos de baterias, mas requerem circuitos eletrônicos de proteção na maioria das aplicações, pois reagem negativamente tanto à descarga profunda quanto à sobrecarga.As baterias solares de íons de lítio são carregadas com a eletricidade do sistema fotovoltaico e descarregadas novamente conforme necessário. Por muito tempo, as baterias de chumbo foram consideradas a solução ideal de energia solar para esse fim. No entanto, as baterias baseadas em íons de lítio apresentam vantagens decisivas, embora a compra ainda esteja associada a custos adicionais, que, no entanto, são recuperados com o uso direcionado.Estrutura técnica e comportamento de armazenamento de energia de baterias de íons de lítioAs baterias de íons de lítio não diferem fundamentalmente das baterias de chumbo-ácido em sua estrutura geral. Apenas o portador de carga é diferente: quando a bateria é carregada, os íons de lítio "migram" do eletrodo positivo para o eletrodo negativo e permanecem "armazenados" lá até que a bateria seja descarregada novamente. Condutores de grafite de alta qualidade são geralmente usados ​​como eletrodos. No entanto, também existem variantes com condutores de ferro ou cobalto.Dependendo dos condutores utilizados, as baterias de íons de lítio terão tensões diferentes. O eletrólito em si deve ser isento de água em uma bateria de íons de lítio, pois o lítio e a água desencadeiam uma reação violenta. Ao contrário de suas antecessoras de chumbo-ácido, as baterias de íons de lítio modernas não apresentam (quase) efeitos de memória ou autodescargas, e mantêm sua potência máxima por muito tempo.As baterias de armazenamento de energia de íons de lítio geralmente são compostas pelos elementos químicos manganês, níquel e cobalto. O cobalto (termo químico: cobalto) é um elemento raro e, portanto, torna a produção de baterias de armazenamento de lítio mais cara. Além disso, o cobalto é prejudicial ao meio ambiente. Portanto, existem diversas pesquisas para produzir o material catódico para baterias de íons de lítio de alta tensão sem cobalto.Vantagens das baterias de íons de lítio em relação às baterias de chumbo-ácido◎O uso de baterias modernas de íons de lítio traz consigo uma série de vantagens que baterias simples de chumbo-ácido não podem oferecer.◎Por um lado, elas têm uma vida útil muito maior do que as baterias de chumbo-ácido. Uma bateria de íons de lítio é capaz de armazenar energia solar por um período de quase 20 anos.◎O número de ciclos de carga e a profundidade de descarga também são muitas vezes maiores do que com baterias de chumbo.◎Devido aos diferentes materiais utilizados na produção, as baterias de íons de lítio também são muito mais leves e compactas do que as baterias de chumbo. Portanto, ocupam menos espaço durante a instalação.◎As baterias de íons de lítio também têm melhores propriedades de armazenamento em termos de autodescarga.◎Além disso, não se deve esquecer o aspecto ambiental: porque as baterias de chumbo não são particularmente ecológicas em sua produção devido ao chumbo utilizado.Principais números técnicos das baterias de íons de lítioPor outro lado, também deve ser mencionado que, devido ao longo período de uso das baterias de chumbo-ácido, existem estudos de longo prazo muito mais significativos do que para as ainda muito novas baterias de íons de lítio, de modo que seu uso e os custos associados também podem ser calculados de forma mais precisa e confiável. Além disso, o sistema de segurança das baterias de chumbo-ácido modernas é, em parte, ainda melhor do que o das baterias de íons de lítio.Em princípio, a preocupação com defeitos perigosos em células de íons de lítio também não é infundada: por exemplo, dendritos, ou seja, depósitos pontiagudos de lítio, podem se formar no ânodo. A probabilidade de que estes provoquem curtos-circuitos e, consequentemente, também causem uma fuga térmica (uma reação exotérmica com forte geração de calor autoacelerada) é particularmente alta em células de lítio que contêm componentes de baixa qualidade. Na pior das hipóteses, a propagação dessa falha para células vizinhas pode levar a uma reação em cadeia e a um incêndio na bateria.No entanto, à medida que cada vez mais clientes utilizam baterias de íons de lítio como baterias solares, os efeitos de aprendizado dos fabricantes com maiores quantidades de produção também levam a melhorias técnicas adicionais no desempenho de armazenamento e maior segurança operacional das baterias de íons de lítio, além de maiores reduções de custos. O status atual do desenvolvimento técnico das baterias de íons de lítio pode ser resumido nos seguintes indicadores técnicos:

Capacidade de armazenamento e custos de baterias solares de íons de lítioO custo de uma bateria solar de íons de lítio é geralmente mais alto do que o de uma bateria de chumbo-ácido. Por exemplo, baterias de chumbo com capacidade de5 kWhatualmente custa em média 800 dólares por quilowatt-hora de capacidade nominal.Sistemas de lítio comparáveis, por outro lado, custam 1.700 dólares por quilowatt-hora. No entanto, a diferença entre os sistemas mais baratos e mais caros é significativamente maior do que para os sistemas de chumbo. Por exemplo, baterias de lítio com 5 kWh também estão disponíveis por apenas 1.200 dólares por kWh.Apesar dos custos de aquisição geralmente mais altos, no entanto, o custo de um sistema de bateria solar de íons de lítio por quilowatt-hora armazenado é mais favorável quando calculado ao longo de toda a vida útil, já que as baterias de íons de lítio fornecem energia por mais tempo do que as baterias de chumbo-ácido, que precisam ser substituídas após um certo período de tempo.Portanto, ao comprar um sistema de armazenamento de bateria residencial, não se deve ter medo dos altos custos de compra, mas deve-se sempre relacionar a eficiência econômica de uma bateria de íons de lítio à vida útil total e ao número de quilowatts-hora armazenados.As seguintes fórmulas podem ser usadas para calcular todos os valores-chave de um sistema de armazenamento de bateria de íons de lítio para sistemas fotovoltaicos:1) Capacidade nominal * ciclos de carga = Capacidade teórica de armazenamento.2) Capacidade teórica de armazenamento * Eficiência * Profundidade de descarga = Capacidade de armazenamento utilizável3) Custo de aquisição / Capacidade de armazenamento utilizável = Custo por kWh armazenado

BSLBATT: Fabricante de baterias solares de íons de lítioAtualmente, existem muitos fabricantes e fornecedores de baterias de íons de lítio.Baterias solares de íons de lítio BSLBATTuse células LiFePo4 de grau A da BYD, Nintec e CATL, combine-as e forneça a elas um sistema de controle de carga (sistema de gerenciamento de bateria) adaptado ao armazenamento de energia fotovoltaica para garantir a operação adequada e sem problemas de cada célula de armazenamento individual, bem como de todo o sistema.