Tecnologia, vantagens e custos das baterias de íon-lítio

Como funciona uma bateria de íon-lítio? Quais são as suas vantagens em relação a uma bateria de chumbo-ácido? Quando o armazenamento de energia em baterias de íon-lítio se torna vantajoso?A bateria de íon-lítio(Abreviadamente: bateria de íon-lítio ou bateria de Li-ion) é o termo genérico para acumuladores baseados em compostos de lítio em todas as três fases: no eletrodo negativo, no eletrodo positivo e no eletrólito, formando a célula eletroquímica. As baterias de íon-lítio possuem alta energia específica em comparação com outros tipos de baterias, mas requerem circuitos de proteção eletrônica na maioria das aplicações, pois reagem negativamente tanto à descarga profunda quanto à sobrecarga.As baterias solares de íon-lítio são carregadas com a eletricidade gerada pelo sistema fotovoltaico e descarregadas conforme necessário. Por muito tempo, as baterias de chumbo-ácido foram consideradas a solução ideal para energia solar. No entanto, as baterias de íon-lítio apresentam vantagens decisivas, embora a aquisição ainda implique custos adicionais, que, contudo, são recuperados com o uso adequado.Estrutura técnica e comportamento de armazenamento de energia das baterias de íon-lítioAs baterias de íon-lítio não diferem fundamentalmente das baterias de chumbo-ácido em sua estrutura geral. A única diferença está no portador de carga: quando a bateria é carregada, os íons de lítio "migram" do eletrodo positivo para o eletrodo negativo e permanecem "armazenados" ali 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 de cobalto.Dependendo dos condutores utilizados, as baterias de íon-lítio terão voltagens diferentes. O eletrólito em si deve ser isento de água em uma bateria de íon-lítio, pois o lítio e a água desencadeiam uma reação violenta. Ao contrário de suas antecessoras de chumbo-ácido, as baterias de íon-lítio modernas não apresentam (quase) nenhum efeito memória ou autodescarga, e mantêm sua potência máxima por um longo período.As baterias de íon-lítio para armazenamento de energia geralmente são compostas pelos elementos químicos manganês, níquel e cobalto. O cobalto (termo químico: cobalto) é um elemento raro, o que encarece a produção de baterias de lítio. Além disso, o cobalto é prejudicial ao meio ambiente. Portanto, existem diversos esforços de pesquisa para produzir material catódico para baterias de íon-lítio de alta tensão sem cobalto.Vantagens das baterias de íon-lítio em relação às baterias de chumbo-ácido◎O uso de baterias modernas de íon-lítio traz consigo uma série de vantagens que as baterias de chumbo-ácido simples não conseguem oferecer.◎Para começar, elas têm uma vida útil muito maior do que as baterias de chumbo-ácido. Uma bateria de íon-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 íon-lítio também são muito mais leves e compactas do que as baterias de chumbo-ácido. Consequentemente, ocupam menos espaço durante a instalação.◎As baterias de íon-lítio também apresentam melhores propriedades de armazenamento em termos de autodescarga.◎Além disso, não se deve esquecer o aspecto ambiental: as baterias de chumbo não são particularmente ecológicas em sua produção devido ao chumbo utilizado.Principais características técnicas das baterias de íon-lítioPor outro lado, é importante mencionar que, devido ao longo período de utilização das baterias de chumbo-ácido, existem estudos de longo prazo muito mais significativos do que para as baterias de íon-lítio, ainda muito recentes, permitindo um cálculo mais preciso e confiável de seu uso e custos associados. Além disso, o sistema de segurança das baterias de chumbo-ácido modernas é, em alguns aspectos, até superior ao das baterias de íon-lítio.Em princípio, a preocupação com defeitos perigosos em células de íon-lítio também não é infundada: por exemplo, dendritos, ou seja, depósitos pontiagudos de lítio, podem se formar no ânodo. A probabilidade de que estes desencadeiem curtos-circuitos e, consequentemente, 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. No pior dos casos, 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 mais e mais clientes utilizam baterias de íon-lítio como baterias solares, o aprendizado dos fabricantes com maiores volumes de produção também leva a melhorias técnicas adicionais no desempenho de armazenamento e maior segurança operacional das baterias de íon-lítio, além de novas reduções de custos. O atual estado de desenvolvimento técnico das baterias de íon-lítio pode ser resumido nos seguintes indicadores técnicos principais:

Capacidade de armazenamento e custos das baterias solares de íon-lítioO custo de uma bateria solar de íon-lítio é geralmente maior do que o de uma bateria de chumbo-ácido. Por exemplo, baterias de chumbo com capacidade de5 kWhAtualmente, o custo médio por quilowatt-hora de capacidade nominal é de 800 dólares.Por outro lado, sistemas de lítio comparáveis ​​custam 1.700 dólares por quilowatt-hora. No entanto, a diferença entre os sistemas mais baratos e os 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 elevados, o custo de um sistema de baterias solares de íon-lítio por quilowatt-hora armazenado é mais vantajoso quando calculado ao longo de toda a vida útil, uma vez que as baterias de íon-lítio fornecem energia por mais tempo do que as baterias de chumbo-ácido, que precisam ser substituídas após um certo período.Portanto, ao comprar um sistema de armazenamento de energia residencial, não se deve assustar com os custos de aquisição mais elevados, mas sim relacionar a eficiência econômica de uma bateria de íon-lítio com toda a sua vida útil e o número de quilowatts-hora armazenados.As fórmulas a seguir podem ser usadas para calcular todos os principais parâmetros de um sistema de armazenamento de baterias de íon-lítio para sistemas fotovoltaicos:1) Capacidade nominal * ciclos de carga = Capacidade de armazenamento teórica.2) Capacidade de armazenamento teórica * Eficiência * Profundidade de descarga = Capacidade de armazenamento útil3) Custo de aquisição / Capacidade de armazenamento utilizável = Custo por kWh armazenado

BSLBATT: Fabricante de baterias solares de íon-lítioAtualmente, existem muitos fabricantes e fornecedores de baterias de íon-lítio.Baterias solares de íon-lítio BSLBATTUtilizam-se células LiFePo4 de grau A da BYD, Nintec e CATL, combinam-se entre si e são equipadas com um sistema de controle de carga (sistema de gerenciamento de baterias) adaptado ao armazenamento de energia fotovoltaica para garantir o funcionamento adequado e sem problemas de cada célula de armazenamento individual, bem como de todo o sistema.