Технология, преимущества и стоимость литий-ионных аккумуляторов

Как работает литий-ионный аккумулятор? Какие у него преимущества перед свинцово-кислотным аккумулятором? Когда окупается хранение на литий-ионном аккумуляторе?A литий-ионный аккумулятор(сокращенно: литий-ионная батарея или литий-ионная батарея) — общее название для аккумуляторов на основе литиевых соединений во всех трех фазах, в отрицательном электроде, в положительном электроде, а также в электролите, электрохимической ячейке. Литий-ионные батареи имеют высокую удельную энергию по сравнению с другими типами батарей, но требуют электронных схем защиты в большинстве случаев применения, поскольку они негативно реагируют как на глубокий разряд, так и на перезаряд.Литий-ионные солнечные батареи заряжаются электричеством от фотоэлектрической системы и разряжаются снова по мере необходимости. Долгое время свинцовые батареи считались идеальным решением для солнечной энергетики в этих целях. Однако, основанные на литий-ионных батареях имеют решающие преимущества, хотя покупка все равно связана с дополнительными расходами, которые, однако, окупаются за счет целевого использования.Техническая структура и энергосберегающие свойства литий-ионных аккумуляторовЛитий-ионные аккумуляторы принципиально не отличаются от свинцово-кислотных по своей общей структуре. Отличается только носитель заряда: при зарядке аккумулятора ионы лития «мигрируют» с положительного электрода на отрицательный электрод аккумулятора и остаются там «хранящимися» до тех пор, пока аккумулятор снова не разрядится. В качестве электродов обычно используются высококачественные графитовые проводники. Однако существуют также варианты с железными проводниками или кобальтовыми проводниками.В зависимости от используемых проводников литий-ионные аккумуляторы будут иметь разное напряжение. Сам электролит в литий-ионном аккумуляторе должен быть безводным, поскольку литий и вода вызывают бурную реакцию. В отличие от своих свинцово-кислотных предшественников, современные литий-ионные аккумуляторы (почти) не имеют эффекта памяти или саморазряда, а литий-ионные аккумуляторы сохраняют свою полную мощность в течение длительного времени.Литий-ионные аккумуляторные батареи обычно состоят из химических элементов марганца, никеля и кобальта. Кобальт (химический термин: кобальт) является редким элементом и поэтому делает производство литиевых аккумуляторных батарей более дорогим. Кроме того, кобальт вреден для окружающей среды. Поэтому проводятся многочисленные исследования по производству катодного материала для литий-ионных высоковольтных батарей без кобальта.Преимущества литий-ионных аккумуляторов перед свинцово-кислотными аккумуляторами◎Использование современных литий-ионных аккумуляторов дает ряд преимуществ, которые не могут обеспечить простые свинцово-кислотные аккумуляторы.◎Во-первых, они имеют гораздо более длительный срок службы, чем свинцово-кислотные батареи. Литий-ионная батарея способна хранить солнечную энергию в течение почти 20 лет.◎Количество циклов зарядки и глубина разрядки также во много раз больше, чем у свинцовых аккумуляторов.◎Благодаря разным материалам, используемым при производстве, литий-ионные аккумуляторы также намного легче свинцовых и более компактны. Поэтому они занимают меньше места при установке.◎Литий-ионные аккумуляторы также обладают лучшими свойствами хранения с точки зрения саморазряда.◎Кроме того, нельзя забывать об экологическом аспекте: ведь свинцовые аккумуляторы не особенно экологичны в своем производстве из-за используемого свинца.Технические показатели литий-ионных аккумуляторовС другой стороны, следует также отметить, что из-за длительного периода использования свинцовых аккумуляторов, существуют гораздо более значимые долгосрочные исследования, чем для еще совсем новых литий-ионных аккумуляторов, так что их использование и связанные с этим расходы также могут быть рассчитаны лучше и надежнее. Кроме того, система безопасности современных свинцовых аккумуляторов отчасти даже лучше, чем у литий-ионных аккумуляторов.В принципе, опасения по поводу опасных дефектов в литий-ионных элементах также не беспочвенны: например, на аноде могут образовываться дендриты, т. е. заостренные отложения лития. Вероятность того, что они затем вызовут короткое замыкание, и, таким образом, в конечном итоге также вызовут тепловой разгон (экзотермическая реакция с сильным самоускоряющимся выделением тепла), особенно велика в литиевых элементах, содержащих некачественные компоненты элемента. В худшем случае распространение этого дефекта на соседние элементы может привести к цепной реакции и возгоранию батареи.Однако, поскольку все больше и больше клиентов используют литий-ионные аккумуляторы в качестве солнечных батарей, эффекты обучения производителей с большими объемами производства также приводят к дальнейшему техническому улучшению производительности хранения и повышению эксплуатационной безопасности литий-ионных аккумуляторов, а также к дальнейшему снижению затрат. Текущее состояние технического развития литий-ионных аккумуляторов можно обобщить в следующих технических ключевых цифрах:

Емкость и стоимость литий-ионных солнечных батарейСтоимость литий-ионной солнечной батареи, как правило, выше, чем свинцово-кислотной. Например, свинцовые батареи емкостью5 кВтчВ настоящее время средняя стоимость киловатт-часа номинальной мощности составляет 800 долларов.С другой стороны, сопоставимые литиевые системы стоят 1700 долларов за киловатт-час. Однако разница между самыми дешевыми и самыми дорогими системами значительно выше, чем для свинцовых систем. Например, литиевые батареи емкостью 5 кВт·ч также доступны всего за 1200 долларов за кВт·ч.Однако, несмотря на более высокую стоимость покупки, стоимость литий-ионной солнечной аккумуляторной системы за сохраненный киловатт-час более выгодна в расчете на весь срок службы, поскольку литий-ионные аккумуляторы обеспечивают питание дольше, чем свинцово-кислотные аккумуляторы, которые необходимо заменять через определенный промежуток времени.Поэтому при покупке бытовой аккумуляторной системы хранения энергии не следует пугаться более высокой стоимости покупки, а всегда следует соотносить экономическую эффективность литий-ионного аккумулятора с общим сроком службы и количеством накопленных киловатт-часов.Для расчета всех ключевых показателей системы хранения литий-ионных аккумуляторов для фотоэлектрических систем можно использовать следующие формулы:1) Номинальная емкость * циклы зарядки = Теоретическая емкость хранения.2) Теоретическая емкость хранения * Эффективность * Глубина разряда = Полезная емкость хранения3) Стоимость покупки / Полезная емкость хранения = Стоимость за сохраненный кВт·ч

BSLBATT: Производитель литий-ионных солнечных батарейВ настоящее время существует множество производителей и поставщиков литий-ионных аккумуляторов.Литий-ионные солнечные батареи BSLBATTиспользуют элементы LiFePo4 класса А от BYD, Nintec и CATL, объединяют их и снабжают системой контроля заряда (системой управления аккумулятором), адаптированной для фотоэлектрического хранения энергии, чтобы гарантировать правильную и бесперебойную работу каждого отдельного элемента хранения, а также всей системы.