Teknik, fördelar och kostnader för litiumjonbatterier

Hur fungerar ett litiumjonbatteri? Vilka fördelar har det jämfört med ett blybatteri? När lönar det sig att lagra ett litiumjonbatteri?A litiumjonbatteri(förkortning: litiumjonbatteri eller Li-jonbatteri) är den allmänna termen för ackumulatorer baserade på litiumföreningar i alla tre faser, i den negativa elektroden, i den positiva elektroden samt i elektrolyten, den elektrokemiska cellen. Litiumjonbatterier har hög specifik energi jämfört med andra typer av batterier, men kräver elektroniska skyddskretsar i de flesta tillämpningar, eftersom de reagerar negativt på både djupurladdning och överladdning.Litiumjon-solbatterier laddas med elektricitet från solcellsanläggningen och urladdas igen vid behov. Länge ansågs blybatterier vara den ideala solenergilösningen för detta ändamål. Litiumjonbatterier har dock avgörande fördelar, även om inköpet fortfarande är förknippat med extra kostnader, som dock tjänas in genom målinriktad användning.Teknisk struktur och energilagringsbeteende hos litiumjonbatterierLitiumjonbatterier skiljer sig inte fundamentalt från blybatterier i sin allmänna struktur. Endast laddningsbäraren är annorlunda: När batteriet laddas "migrerar" litiumjoner från batteriets positiva elektrod till batteriets negativa elektrod och "lagras" där tills batteriet urladdas igen. Högkvalitativa grafitledare används vanligtvis som elektroder. Det finns dock även varianter med järnledare eller koboltledare.Beroende på vilka ledare som används kommer litiumjonbatterierna att ha olika spänningar. Själva elektrolyten måste vara vattenfri i ett litiumjonbatteri eftersom litium och vatten utlöser en våldsam reaktion. Till skillnad från sina föregångare, blysyra, har moderna litiumjonbatterier (nästan) inga minneseffekter eller självurladdningar, och litiumjonbatterier behåller sin fulla effekt under lång tid.Litiumjonbatterier består vanligtvis av de kemiska grundämnena mangan, nickel och kobolt. Kobolt (kemisk term: kobolt) är ett sällsynt grundämne och gör därför produktionen av litiumbatterier dyrare. Dessutom är kobolt skadligt för miljön. Därför finns det flera forskningsinsatser för att producera katodmaterialet för litiumjonbatterier med hög spänning utan kobolt.Fördelar med litiumjonbatterier jämfört med blybatterier◎Användningen av moderna litiumjonbatterier medför ett antal fördelar som enkla blybatterier inte kan erbjuda.◎För det första har de en mycket längre livslängd än blybatterier. Ett litiumjonbatteri kan lagra solenergi i nästan 20 år.◎Antalet laddningscykler och urladdningsdjupet är också många gånger större än med blybatterier.◎På grund av de olika materialen som används i produktionen är litiumjonbatterier också mycket lättare än blybatterier och mer kompakta. De tar därför upp mindre plats under installationen.◎Litiumjonbatterier har också bättre lagringsegenskaper när det gäller självurladdning.◎Dessutom får man inte glömma miljöaspekten: För blybatterier är inte särskilt miljövänliga i sin produktion på grund av det bly som används.Tekniska nyckeltal för litiumjonbatterierÅ andra sidan måste det också nämnas att det, på grund av blybatteriers långa användningstid, finns mycket mer meningsfulla långtidsstudier än för de fortfarande mycket nya litiumjonbatterierna, så att deras användning och därmed sammanhängande kostnader också kan beräknas bättre och mer tillförlitligt. Dessutom är säkerhetssystemet för moderna blybatterier delvis ännu bättre än för litiumjonbatterier.I princip är oron för farliga defekter i litiumjonceller inte heller ogrundad: Till exempel kan dendriter, det vill säga spetsiga litiumavlagringar, bildas på anoden. Sannolikheten att dessa sedan utlöser kortslutningar, och därmed i slutändan också orsakar en termisk rusning (en exoterm reaktion med stark, självaccelererande värmeutveckling), är särskilt stor i litiumceller som innehåller cellkomponenter av låg kvalitet. I värsta fall kan spridning av detta fel till angränsande celler leda till en kedjereaktion och en brand i batteriet.Men i takt med att fler och fler kunder använder litiumjonbatterier som solcellsbatterier, leder lärdomarna från tillverkarna med större produktionskvantiteter också till ytterligare tekniska förbättringar av lagringsprestanda och högre driftssäkerhet för litiumjonbatterier samt ytterligare kostnadsminskningar. Den nuvarande tekniska utvecklingsstatusen för litiumjonbatterier kan sammanfattas i följande tekniska nyckeltal:

Lagringskapacitet och kostnader för litiumjon-solbatterierKostnaden för ett litiumjon-solbatteri är generellt sett högre än för ett blybatteri. Till exempel blybatterier med en kapacitet på5 kWhkostar för närvarande i genomsnitt 800 dollar per kilowattimme nominell kapacitet.Jämförbara litiumsystem kostar däremot 1 700 dollar per kilowattimme. Skillnaden mellan de billigaste och dyraste systemen är dock betydligt högre än för blysystem. Till exempel finns även litiumbatterier med 5 kWh tillgängliga för så lite som 1 200 dollar per kWh.Trots de generellt högre inköpskostnaderna är dock kostnaden för ett litiumjon-solbatterisystem per lagrad kilowattimme mer fördelaktig beräknat över hela livslängden, eftersom litiumjonbatterier ger ström längre än blybatterier, som måste bytas ut efter en viss tid.Därför får man, när man köper ett batterilagringssystem för bostäder, inte skrämmas av högre inköpskostnader, utan alltid relatera den ekonomiska effektiviteten hos ett litiumjonbatteri till hela livslängden och antalet lagrade kilowattimmar.Följande formler kan användas för att beräkna alla nyckeltal för ett litiumjonbatterilagringssystem för solcellssystem:1) Nominell kapacitet * laddningscykler = Teoretisk lagringskapacitet.2) Teoretisk lagringskapacitet * Verkningsgrad * Urladdningsdjup = Användbar lagringskapacitet3) Inköpskostnad / Användbar lagringskapacitet = Kostnad per lagrad kWh

BSLBATT: Tillverkare av litiumjon-solbatterierDet finns för närvarande många tillverkare och leverantörer av litiumjonbatterier.BSLBATT litiumjon-solbatterieranvända A-klassade LiFePo4-celler från BYD, Nintec och CATL, kombinera dem och förse dem med ett laddningskontrollsystem (batterihanteringssystem) anpassat för solcellslagring för att säkerställa korrekt och problemfri drift av varje enskild lagringscell såväl som hela systemet.