Технология, преимущества и стоимость литий-ионных батарей

Как работает литий-ионный аккумулятор? Какие у него преимущества перед свинцово-кислотным аккумулятором? Когда использование литий-ионного аккумулятора для хранения энергии приносит свои плоды?A литий-ионный аккумуляторЛитий-ионный аккумулятор (сокращенно: литий-ионный аккумулятор или Li-ion аккумулятор) — это общее название аккумуляторов, основанных на соединениях лития во всех трех фазах: в отрицательном электроде, в положительном электроде, а также в электролите, то есть в электрохимической ячейке. Литий-ионные аккумуляторы обладают высокой удельной энергией по сравнению с другими типами аккумуляторов, но в большинстве случаев требуют электронных защитных цепей, поскольку они негативно реагируют как на глубокий разряд, так и на перезаряд.Литий-ионные солнечные батареи заряжаются от фотоэлектрической системы и разряжаются по мере необходимости. Долгое время свинцово-кислотные батареи считались идеальным решением для солнечной энергетики в этих целях. Однако батареи на основе литий-ионных аккумуляторов обладают решающими преимуществами, хотя их приобретение по-прежнему связано с дополнительными затратами, которые, тем не менее, окупаются за счет целенаправленного использования.Техническая структура и особенности накопления энергии литий-ионных батарейЛитий-ионные батареи принципиально не отличаются от свинцово-кислотных по своей общей структуре. Различается только носитель заряда: при зарядке батареи ионы лития «мигрируют» с положительного электрода на отрицательный и остаются там «накопленными» до следующей разрядки. В качестве электродов обычно используются высококачественные графитовые проводники. Однако существуют также варианты с железными или кобальтовыми проводниками.В зависимости от используемых проводников, литий-ионные батареи будут иметь разное напряжение. В литий-ионной батарее электролит должен быть безводным, поскольку литий и вода вызывают бурную реакцию. В отличие от своих свинцово-кислотных предшественников, современные литий-ионные батареи практически не имеют эффекта памяти или саморазряда и сохраняют свою полную мощность в течение длительного времени.Литий-ионные аккумуляторы обычно состоят из химических элементов марганца, никеля и кобальта. Кобальт (химический термин: кобальт) — редкий элемент, поэтому производство литий-ионных аккумуляторов обходится дороже. Кроме того, кобальт вреден для окружающей среды. Поэтому предпринимаются многочисленные исследования по созданию катодного материала для высоковольтных литий-ионных аккумуляторов без кобальта.Преимущества литий-ионных батарей перед свинцово-кислотными батареями◎Использование современных литий-ионных аккумуляторов дает ряд преимуществ, недоступных для простых свинцово-кислотных батарей.◎Во-первых, они имеют гораздо более длительный срок службы, чем свинцово-кислотные батареи. Литий-ионный аккумулятор способен хранить солнечную энергию в течение почти 20 лет.◎Количество циклов зарядки и глубина разряда также во много раз больше, чем у свинцовых аккумуляторов.◎Благодаря использованию различных материалов при производстве, литий-ионные батареи также значительно легче свинцовых и компактнее. Следовательно, они занимают меньше места при установке.◎Литий-ионные батареи также обладают лучшими характеристиками хранения энергии с точки зрения саморазряда.◎Кроме того, нельзя забывать об экологическом аспекте: свинцовые аккумуляторы не отличаются экологичностью в процессе производства из-за используемого свинца.Ключевые технические характеристики литий-ионных батарейС другой стороны, следует также отметить, что благодаря длительному сроку службы свинцовых аккумуляторов, существует гораздо больше значимых долгосрочных исследований, чем для еще совсем новых литий-ионных батарей, что позволяет более точно и надежно рассчитывать их использование и связанные с этим затраты. Кроме того, система безопасности современных свинцовых аккумуляторов отчасти даже лучше, чем у литий-ионных батарей.В принципе, опасения по поводу опасных дефектов в литий-ионных элементах также небезосновательны: например, на аноде могут образовываться дендриты, то есть заостренные отложения лития. Вероятность того, что они затем вызовут короткое замыкание и, следовательно, в конечном итоге приведут к тепловому разгону (экзотермической реакции с сильным самоускоряющимся выделением тепла), особенно высока в литиевых элементах, содержащих компоненты низкого качества. В худшем случае распространение этого дефекта на соседние элементы может привести к цепной реакции и возгоранию батареи.Однако, поскольку все больше потребителей используют литий-ионные батареи в качестве солнечных батарей, опыт производителей, наращивающих объемы производства, также приводит к дальнейшим техническим улучшениям характеристик хранения энергии и повышению эксплуатационной безопасности литий-ионных батарей, а также к дальнейшему снижению затрат. Текущее состояние технического развития литий-ионных батарей можно суммировать в следующих ключевых технических показателях:

Емкость и стоимость литий-ионных солнечных батарейСтоимость литий-ионных солнечных батарей, как правило, выше, чем у свинцово-кислотных. Например, свинцовые батареи емкостью5 кВтчВ настоящее время средняя стоимость одного 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 больше, чем для свинцовых систем. Например, литиевые батареи емкостью 5 кВт⋅ч также доступны по цене всего 1200 долларов за кВт⋅ч.Несмотря на, как правило, более высокую стоимость приобретения, цена литий-ионной солнечной аккумуляторной системы в пересчете на один накопленный киловатт-час оказывается более выгодной, если рассчитывать ее на весь срок службы, поскольку литий-ионные батареи обеспечивают электропитание дольше, чем свинцово-кислотные батареи, которые необходимо заменять через определенный период времени.Поэтому при покупке бытовой системы хранения энергии не следует пугаться более высоких затрат, а всегда нужно соотносить экономическую эффективность литий-ионного аккумулятора с общим сроком службы и количеством накопленных киловатт-часов.Для расчета всех ключевых показателей системы хранения энергии на основе литий-ионных батарей для фотоэлектрических систем можно использовать следующие формулы:1) Номинальная емкость * количество циклов зарядки = Теоретическая емкость накопителя.2) Теоретическая емкость хранилища * Эффективность * Глубина разряда = Полезная емкость хранилища3) Стоимость покупки / Полезная емкость хранилища = Стоимость за хранимый кВт·ч

BSLBATT: Производитель литий-ионных солнечных батарей.В настоящее время существует множество производителей и поставщиков литий-ионных аккумуляторов.Литий-ионные солнечные батареи BSLBATTИспользуйте высококачественные литий-железо-фосфатные элементы от BYD, Nintec и CATL, объединяйте их и оснащайте системой управления зарядом (системой управления батареей), адаптированной для фотоэлектрических накопителей энергии, чтобы обеспечить правильную и бесперебойную работу каждого отдельного элемента хранения, а также всей системы в целом.