Tehnologia, avantajele și costurile bateriilor litiu-ion

Cum funcționează o baterie litiu-ion? Ce avantaje are față de o baterie plumb-acid? Când se amortizează stocarea într-o baterie litiu-ion?A baterie litiu-ion(prescurtat: baterie litiu-ion sau baterie Li-ion) este termenul generic pentru acumulatorii pe bază de compuși de litiu în toate cele trei faze, în electrodul negativ, în electrodul pozitiv, precum și în electrolit, celula electrochimică. Bateriile litiu-ion au o energie specifică ridicată în comparație cu alte tipuri de baterii, dar necesită circuite electronice de protecție în majoritatea aplicațiilor, deoarece reacționează negativ atât la descărcarea profundă, cât și la supraîncărcare.Bateriile solare litiu-ion sunt încărcate cu electricitatea de la sistemul fotovoltaic și descărcate din nou, după cum este necesar. Multă vreme, bateriile cu plumb au fost considerate soluția ideală de energie solară în acest scop. Cu toate acestea, bateriile bazate pe litiu-ion au avantaje decisive, deși achiziția este încă asociată cu costuri suplimentare, care sunt, totuși, recuperate prin utilizare direcționată.Structura tehnică și comportamentul de stocare a energiei bateriilor litiu-ionBateriile litiu-ion nu diferă fundamental de bateriile cu plumb în ceea ce privește structura lor generală. Doar purtătorul de sarcină este diferit: atunci când bateria este încărcată, ionii de litiu „migrează” de la electrodul pozitiv la electrodul negativ al bateriei și rămân „stocați” acolo până când bateria este din nou descărcată. Ca electrozi se utilizează de obicei conductori de grafit de înaltă calitate. Există însă și variante cu conductori de fier sau conductori de cobalt.În funcție de conductorii utilizați, bateriile litiu-ion vor avea tensiuni diferite. Electrolitul în sine trebuie să fie fără apă într-o baterie litiu-ion, deoarece litiul și apa declanșează o reacție violentă. Spre deosebire de predecesorii lor cu plumb, bateriile litiu-ion moderne (aproape) nu au efecte de memorie sau autodescărcări, iar bateriile litiu-ion își păstrează puterea maximă pentru o perioadă lungă de timp.Bateriile litiu-ion de stocare a energiei constau de obicei din elementele chimice mangan, nichel și cobalt. Cobaltul (termen chimic: cobalt) este un element rar și, prin urmare, face ca producția de baterii de stocare Li să fie mai scumpă. În plus, cobaltul este dăunător mediului. Prin urmare, există multiple eforturi de cercetare pentru a produce materialul catodic pentru bateriile litiu-ion de înaltă tensiune fără cobalt.Avantajele bateriilor litiu-ion față de bateriile cu plumb◎Utilizarea bateriilor litiu-ion moderne aduce o serie de avantaje pe care bateriile simple cu plumb nu le pot oferi.◎În primul rând, acestea au o durată de viață mult mai lungă decât bateriile cu plumb. O baterie litiu-ion este capabilă să stocheze energia solară pentru o perioadă de aproape 20 de ani.◎Numărul de cicluri de încărcare și adâncimea descărcării sunt, de asemenea, de multe ori mai mari decât în ​​cazul bateriilor cu plumb.◎Datorită materialelor diferite utilizate în producție, bateriile litiu-ion sunt, de asemenea, mult mai ușoare decât bateriile cu plumb și mai compacte. Prin urmare, ocupă mai puțin spațiu în timpul instalării.◎Bateriile litiu-ion au, de asemenea, proprietăți de stocare mai bune în ceea ce privește autodescărcarea.◎În plus, nu trebuie uitat aspectul ecologic: deoarece bateriile cu plumb nu sunt deosebit de ecologice în producția lor din cauza plumbului utilizat.Indicatori cheie tehnici ai bateriilor litiu-ionPe de altă parte, trebuie menționat și faptul că, datorită perioadei lungi de utilizare a bateriilor cu plumb, există studii pe termen lung mult mai semnificative decât pentru bateriile litiu-ion, încă foarte noi, astfel încât utilizarea lor și costurile aferente pot fi, de asemenea, calculate mai bine și mai fiabil. În plus, sistemul de siguranță al bateriilor moderne cu plumb este parțial chiar mai bun decât cel al bateriilor litiu-ion.În principiu, nici îngrijorarea cu privire la defectele periculoase ale celulelor litiu-ion nu este nefondată: de exemplu, pe anod se pot forma dendrite, adică depuneri ascuțite de litiu. Probabilitatea ca acestea să declanșeze scurtcircuite și, prin urmare, în cele din urmă, să provoace și o fugă termică (o reacție exotermă cu generare puternică de căldură, autoaccelerată), este dată în special de celulele de litiu care conțin componente de calitate scăzută. În cel mai rău caz, propagarea acestei defecțiuni la celulele vecine poate duce la o reacție în lanț și la un incendiu în baterie.Cu toate acestea, pe măsură ce tot mai mulți clienți utilizează baterii litiu-ion ca baterii solare, efectele de învățare ale producătorilor cu cantități mai mari de producție duc, de asemenea, la îmbunătățiri tehnice suplimentare ale performanței de stocare și la o siguranță operațională mai mare a bateriilor litiu-ion, precum și la reduceri suplimentare ale costurilor. Stadiul actual de dezvoltare tehnică a bateriilor litiu-ion poate fi rezumat în următoarele cifre cheie tehnice:

Capacitatea de stocare și costurile bateriilor solare litiu-ionCostul unei baterii solare litiu-ion este în general mai mare decât cel al unei baterii plumb-acid. De exemplu, bateriile cu plumb cu o capacitate de5 kWhcostă în prezent o medie de 800 de dolari pe kilowatt-oră de capacitate nominală.Sistemele cu litiu comparabile, pe de altă parte, costă 1.700 de dolari pe kilowatt-oră. Cu toate acestea, diferența dintre cele mai ieftine și cele mai scumpe sisteme este semnificativ mai mare decât în ​​cazul sistemelor cu plumb. De exemplu, bateriile cu litiu de 5 kWh sunt disponibile și pentru prețuri de doar 1.200 de dolari pe kWh.În ciuda costurilor de achiziție în general mai mari, costul unui sistem de baterii solare litiu-ion per kilowatt-oră stocat este mai favorabil calculat pe întreaga durată de viață, deoarece bateriile litiu-ion furnizează energie mai mult timp decât bateriile plumb-acid, care trebuie înlocuite după o anumită perioadă de timp.Prin urmare, atunci când cumperi un sistem rezidențial de stocare a energiei în baterii, nu trebuie să te sperii de costurile de achiziție mai mari, ci trebuie întotdeauna să raportezi eficiența economică a unei baterii litiu-ion la întreaga durată de viață și la numărul de kilowați-oră stocați.Următoarele formule pot fi utilizate pentru a calcula toate indicatorii cheie ai unui sistem de stocare a bateriilor litiu-ion pentru sistemele fotovoltaice:1) Capacitate nominală * cicluri de încărcare = Capacitate teoretică de stocare.2) Capacitate teoretică de stocare * Eficiență * Adâncime de descărcare = Capacitate de stocare utilizabilă3) Cost de achiziție / Capacitate de stocare utilizabilă = Cost per kWh stocat

BSLBATT: Producător de baterii solare litiu-ionÎn prezent, există mulți producători și furnizori de baterii litiu-ion.Baterii solare litiu-ion BSLBATTsă utilizeze celule LiFePo4 de calitate A de la BYD, Nintec și CATL, să le combine și să le doteze cu un sistem de control al încărcării (sistem de gestionare a bateriei) adaptat stocării energiei fotovoltaice pentru a asigura funcționarea corectă și fără probleme a fiecărei celule de stocare individuale, precum și a întregului sistem.