เทคโนโลยี ข้อดี และต้นทุนของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทำงานอย่างไร ข้อดีเหนือแบตเตอรี่ตะกั่วกรดมีอะไรบ้าง แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะคุ้มค่าเมื่อใดA แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน(ย่อ: แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนหรือแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน) เป็นคำทั่วไปสำหรับแบตเตอรี่แบบสะสมพลังงานที่ใช้สารประกอบลิเธียมในทั้งสามเฟส ได้แก่ ขั้วลบ ขั้วบวก และอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งก็คือเซลล์ไฟฟ้าเคมี แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีพลังงานจำเพาะสูงเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ประเภทอื่น แต่ต้องใช้วงจรป้องกันอิเล็กทรอนิกส์ในแอปพลิเคชันส่วนใหญ่ เนื่องจากแบตเตอรี่ประเภทนี้จะตอบสนองเชิงลบต่อการคายประจุแบบลึกและการชาร์จไฟเกินแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบโซลาร์เซลล์จะชาร์จพลังงานจากระบบโฟโตวอลตาอิคและปล่อยประจุไฟฟ้าอีกครั้งตามต้องการ เป็นเวลานานที่แบตเตอรี่ตะกั่วถือเป็นโซลูชันพลังงานแสงอาทิตย์ที่เหมาะสำหรับจุดประสงค์นี้ อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีข้อได้เปรียบที่ชัดเจน แม้ว่าการซื้อจะยังคงมีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมอยู่ แต่สามารถชดเชยได้ด้วยการใช้งานตามเป้าหมายโครงสร้างทางเทคนิคและพฤติกรรมการเก็บพลังงานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไม่มีโครงสร้างพื้นฐานแตกต่างจากแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด มีเพียงตัวพาประจุเท่านั้นที่แตกต่างกัน เมื่อชาร์จแบตเตอรี่แล้ว ไอออนลิเธียมจะ "เคลื่อนที่" จากขั้วบวกไปยังขั้วลบของแบตเตอรี่ และยังคง "ถูกเก็บไว้" ที่นั่นจนกว่าแบตเตอรี่จะหมดประจุอีกครั้ง ตัวนำกราไฟต์คุณภาพสูงมักใช้เป็นขั้วไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม ยังมีแบบที่มีตัวนำเหล็กหรือตัวนำโคบอลต์อีกด้วยแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะมีแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับตัวนำที่ใช้ อิเล็กโทรไลต์ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะต้องไม่มีน้ำ เนื่องจากลิเธียมและน้ำจะก่อให้เกิดปฏิกิริยารุนแรง แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสมัยใหม่นั้นแทบไม่มีเอฟเฟกต์หน่วยความจำหรือการคายประจุเองเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดรุ่นก่อน และแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะรักษาพลังงานได้เต็มที่เป็นเวลานานแบตเตอรี่เก็บพลังงานแบบลิเธียมไอออนมักประกอบด้วยธาตุเคมี ได้แก่ แมงกานีส นิกเกิล และโคบอลต์ โคบอลต์ (ชื่อทางเคมี: โคบอลต์) เป็นธาตุที่หายาก จึงทำให้การผลิตแบตเตอรี่เก็บพลังงานแบบลิเธียมไอออนมีราคาแพงขึ้น นอกจากนี้ โคบอลต์ยังเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมอีกด้วย ดังนั้น จึงมีการวิจัยหลายครั้งเพื่อผลิตวัสดุแคโทดสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแรงดันสูงโดยไม่ใช้โคบอลต์ข้อดีของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ตะกั่วกรดการใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสมัยใหม่มีข้อดีหลายประการที่แบตเตอรี่ตะกั่วกรดธรรมดาไม่สามารถให้ได้ประการหนึ่งคือแบตเตอรี่เหล่านี้มีอายุการใช้งานยาวนานกว่าแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดมาก แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสามารถเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ได้นานเกือบ 20 ปีจำนวนรอบการชาร์จและความลึกของการคายประจุยังมากกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วหลายเท่าอีกด้วยเนื่องจากวัสดุที่ใช้ในการผลิตแตกต่างกัน แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจึงเบากว่าแบตเตอรี่ตะกั่วมากและกะทัดรัดกว่า จึงใช้พื้นที่ในการติดตั้งน้อยกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนยังมีคุณสมบัติในการจัดเก็บที่ดีกว่าในแง่ของการคายประจุเองนอกจากนี้ ต้องไม่ลืมถึงประเด็นด้านสิ่งแวดล้อม เนื่องจากแบตเตอรี่ตะกั่วไม่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากนักในการผลิตเนื่องมาจากตะกั่วที่นำมาใช้ข้อมูลสำคัญทางเทคนิคของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในทางกลับกัน เราต้องพูดถึงด้วยว่าเนื่องจากแบตเตอรี่ตะกั่วมีการใช้งานมาเป็นเวลานาน จึงมีการศึกษาระยะยาวที่มีความหมายมากกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ยังใหม่มาก ดังนั้นจึงสามารถคำนวณการใช้งานและต้นทุนที่เกี่ยวข้องได้ดีขึ้นและเชื่อถือได้มากขึ้น นอกจากนี้ ระบบความปลอดภัยของแบตเตอรี่ตะกั่วสมัยใหม่ยังดีกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอีกด้วยตามหลักการแล้ว ความกังวลเกี่ยวกับข้อบกพร่องอันตรายในเซลล์ลิเธียมไอออนก็ไม่ใช่เรื่องไร้เหตุผล ตัวอย่างเช่น เดนไดรต์ หรือตะกอนลิเธียมที่มีปลายแหลม สามารถก่อตัวขึ้นบนขั้วบวกได้ ความน่าจะเป็นที่สิ่งเหล่านี้จะทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจร และในท้ายที่สุดอาจทำให้เกิดการหนีความร้อน (ปฏิกิริยาคายความร้อนที่มีการสร้างความร้อนอย่างรุนแรงและเร่งตัวเองได้) นั้น โดยเฉพาะในเซลล์ลิเธียมที่มีส่วนประกอบของเซลล์คุณภาพต่ำ ในกรณีที่เลวร้ายที่สุด การแพร่กระจายของข้อบกพร่องนี้ไปยังเซลล์ข้างเคียงอาจทำให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่และเกิดไฟไหม้ในแบตเตอรี่ได้อย่างไรก็ตาม เนื่องจากลูกค้าจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์ ผลการเรียนรู้ของผู้ผลิตที่มีปริมาณการผลิตที่มากขึ้นยังนำไปสู่การปรับปรุงทางเทคนิคเพิ่มเติมเกี่ยวกับประสิทธิภาพการจัดเก็บและความปลอดภัยในการปฏิบัติงานที่สูงขึ้นของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน และยังลดต้นทุนเพิ่มเติมอีกด้วย สถานะการพัฒนาทางเทคนิคปัจจุบันของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสามารถสรุปได้เป็นตัวเลขสำคัญทางเทคนิคต่อไปนี้:

ความจุในการจัดเก็บและต้นทุนของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโซลาร์เซลล์โดยทั่วไปแล้ว ค่าใช้จ่ายของแบตเตอรี่โซลาร์เซลล์ลิเธียมไอออนจะสูงกว่าแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ตะกั่วที่มีความจุ5 กิโลวัตต์ชั่วโมงปัจจุบันมีต้นทุนเฉลี่ย 800 ดอลลาร์ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมงของกำลังการผลิตตามที่กำหนดในทางกลับกัน ระบบลิเธียมที่เทียบเคียงได้มีราคา 1,700 ดอลลาร์ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง อย่างไรก็ตาม ค่าใช้จ่ายระหว่างระบบที่ถูกที่สุดและราคาแพงที่สุดนั้นสูงกว่าระบบตะกั่วอย่างมาก ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ลิเธียมขนาด 5 กิโลวัตต์ชั่วโมงก็มีจำหน่ายในราคาต่ำเพียง 1,200 ดอลลาร์ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมงเช่นกันอย่างไรก็ตาม แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วต้นทุนการซื้อจะสูงกว่า แต่ต้นทุนของระบบแบตเตอรี่โซลาร์ลิเธียมไอออนต่อกิโลวัตต์ชั่วโมงที่จัดเก็บไว้จะคุ้มค่ากว่าเมื่อคำนวณตลอดอายุการใช้งาน เนื่องจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนให้พลังงานได้นานกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรด ซึ่งจะต้องเปลี่ยนใหม่หลังจากผ่านไประยะเวลาหนึ่งดังนั้น เมื่อซื้อระบบจัดเก็บแบตเตอรี่สำหรับที่พักอาศัย เราไม่ควรกังวลกับต้นทุนการซื้อที่สูงขึ้น แต่ควรคำนึงถึงประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนกับอายุการใช้งานทั้งหมดและจำนวนกิโลวัตต์ชั่วโมงที่จัดเก็บไว้ด้วยสูตรต่อไปนี้สามารถใช้เพื่อคำนวณตัวเลขสำคัญทั้งหมดของระบบจัดเก็บแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสำหรับระบบ PV:1) ความจุที่ระบุ * รอบการชาร์จ = ความจุในการจัดเก็บตามทฤษฎี2) ความจุในการจัดเก็บตามทฤษฎี * ประสิทธิภาพ * ความลึกของการระบาย = ความจุในการจัดเก็บที่ใช้ได้3) ต้นทุนการซื้อ / ความจุในการจัดเก็บที่ใช้ได้ = ต้นทุนต่อ kWh ที่จัดเก็บได้

BSLBATT: ผู้ผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโซลาร์เซลล์ในปัจจุบันมีผู้ผลิตและซัพพลายเออร์แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอยู่หลายรายแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโซล่าเซลล์ BSLBATTใช้เซลล์ LiFePo4 เกรด A จาก BYD, Nintec และ CATL รวมกันแล้วสร้างระบบควบคุมการชาร์จ (ระบบจัดการแบตเตอรี่) ที่ปรับให้เหมาะกับการกักเก็บพลังงานไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ เพื่อให้มั่นใจว่าเซลล์กักเก็บแต่ละเซลล์ ตลอดจนระบบทั้งหมดทำงานได้อย่างถูกต้องและไม่มีปัญหา