เทคโนโลยี ข้อดี และต้นทุนของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทำงานอย่างไร? มีข้อดีเหนือกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรดอย่างไร? การใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเพื่อเก็บพลังงานจะคุ้มค่าเมื่อใด?A แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (เรียกสั้นๆ ว่า แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน) เป็นคำทั่วไปที่ใช้เรียกแบตเตอรี่ที่มีส่วนประกอบของลิเธียมในทั้งสามเฟส ได้แก่ ขั้วลบ ขั้วบวก และอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งรวมกันเป็นเซลล์ไฟฟ้าเคมี แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีพลังงานจำเพาะสูงกว่าแบตเตอรี่ชนิดอื่นๆ แต่จำเป็นต้องมีวงจรป้องกันทางอิเล็กทรอนิกส์ในแอปพลิเคชันส่วนใหญ่ เนื่องจากมีปฏิกิริยาที่ไม่พึงประสงค์ต่อทั้งการคายประจุจนหมดและการชาร์จเกินแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสำหรับพลังงานแสงอาทิตย์จะถูกชาร์จด้วยไฟฟ้าจากระบบเซลล์แสงอาทิตย์และคายประจุอีกครั้งเมื่อจำเป็น เป็นเวลานานแล้วที่แบตเตอรี่ตะกั่วถูกมองว่าเป็นโซลูชันพลังงานแสงอาทิตย์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับวัตถุประสงค์นี้ อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีข้อดีที่สำคัญกว่า แม้ว่าการซื้อจะยังคงมีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม แต่ก็สามารถคืนทุนได้จากการใช้งานอย่างมีเป้าหมายโครงสร้างทางเทคนิคและพฤติกรรมการเก็บพลังงานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไม่ได้แตกต่างจากแบตเตอรี่ตะกั่วกรดโดยพื้นฐานในโครงสร้างทั่วไป ต่างกันเพียงแค่ตัวนำประจุเท่านั้น: เมื่อแบตเตอรี่ถูกชาร์จ ไอออนลิเธียมจะ "เคลื่อนที่" จากขั้วบวกไปยังขั้วลบของแบตเตอรี่และ "เก็บ" ไว้ที่นั่นจนกว่าแบตเตอรี่จะถูกคายประจุอีกครั้ง โดยทั่วไปจะใช้ตัวนำกราไฟต์คุณภาพสูงเป็นขั้วไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม ยังมีแบบที่ใช้ตัวนำเหล็กหรือตัวนำโคบอลต์ด้วยแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะมีแรงดันไฟฟ้าแตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับตัวนำที่ใช้ สารละลายอิเล็กโทรไลต์ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนต้องปราศจากน้ำ เนื่องจากลิเธียมและน้ำจะก่อให้เกิดปฏิกิริยารุนแรง แตกต่างจากแบตเตอรี่ตะกั่วกรดรุ่นก่อนๆ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสมัยใหม่แทบไม่มีผลกระทบจากหน่วยความจำหรือการคายประจุเอง และแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนยังคงรักษาพลังงานเต็มที่ได้เป็นเวลานานแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโดยทั่วไปประกอบด้วยธาตุแมงกานีส นิกเกล และโคบอลต์ โคบอลต์ (ศัพท์ทางเคมี: โคบอลต์) เป็นธาตุหายาก จึงทำให้การผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมมีราคาแพงขึ้น นอกจากนี้ โคบอลต์ยังเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม ดังนั้นจึงมีการวิจัยมากมายเพื่อผลิตวัสดุขั้วบวกสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแรงดันสูงโดยปราศจากโคบอลต์ข้อดีของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ตะกั่วกรด◎การใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ทันสมัยนำมาซึ่งข้อดีหลายประการที่แบตเตอรี่ตะกั่วกรดแบบธรรมดาไม่สามารถให้ได้◎ประการแรก แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรดมาก แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสามารถเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ได้นานเกือบ 20 ปี◎จำนวนรอบการชาร์จและระดับการคายประจุก็มากกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วหลายเท่า◎เนื่องจากวัสดุที่ใช้ในการผลิตแตกต่างกัน แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจึงมีน้ำหนักเบากว่าแบตเตอรี่ตะกั่วและมีขนาดกะทัดรัดกว่า ดังนั้นจึงใช้พื้นที่ในการติดตั้งน้อยกว่า◎แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนยังมีคุณสมบัติการเก็บประจุที่ดีกว่าในแง่ของการคายประจุเองด้วย◎นอกจากนี้ เราต้องไม่ลืมประเด็นด้านสิ่งแวดล้อมด้วย เพราะแบตเตอรี่ตะกั่วไม่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมนักในกระบวนการผลิต เนื่องจากมีการใช้ตะกั่วเป็นส่วนประกอบข้อมูลทางเทคนิคที่สำคัญของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในทางกลับกัน ต้องกล่าวถึงด้วยว่า เนื่องจากแบตเตอรี่ตะกั่วมีการใช้งานมาอย่างยาวนาน จึงมีการศึกษาในระยะยาวที่น่าเชื่อถือมากกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนซึ่งยังเป็นของใหม่กว่า ดังนั้นจึงสามารถคำนวณการใช้งานและต้นทุนที่เกี่ยวข้องได้อย่างดีและน่าเชื่อถือกว่า นอกจากนี้ ระบบความปลอดภัยของแบตเตอรี่ตะกั่วสมัยใหม่ยังดีกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในบางส่วนอีกด้วยโดยหลักการแล้ว ความกังวลเกี่ยวกับข้อบกพร่องที่เป็นอันตรายในเซลล์ลิเธียมไอออนนั้นก็ไม่ใช่เรื่องไร้เหตุผล ตัวอย่างเช่น อาจเกิดเดนไดรต์ หรือคราบลิเธียมที่มีลักษณะแหลมคม ขึ้นที่ขั้วบวก โอกาสที่คราบเหล่านี้จะทำให้เกิดการลัดวงจร และในที่สุดก็ทำให้เกิดปฏิกิริยาความร้อนสูงเกินควบคุม (ปฏิกิริยาคายความร้อนที่มีการสร้างความร้อนสูงและเร่งตัวเอง) นั้นมีสูงเป็นพิเศษในเซลล์ลิเธียมที่มีส่วนประกอบคุณภาพต่ำ ในกรณีที่เลวร้ายที่สุด การลุกลามของข้อบกพร่องนี้ไปยังเซลล์ข้างเคียงอาจนำไปสู่ปฏิกิริยาลูกโซ่และไฟไหม้ในแบตเตอรี่ได้อย่างไรก็ตาม เมื่อลูกค้าจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นแบตเตอรี่สำหรับพลังงานแสงอาทิตย์ บทเรียนที่ได้จากผู้ผลิตที่มีปริมาณการผลิตมากขึ้นก็ส่งผลให้เกิดการพัฒนาทางเทคนิคเพิ่มเติมในด้านประสิทธิภาพการจัดเก็บพลังงานและความปลอดภัยในการใช้งานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่สูงขึ้น รวมถึงการลดต้นทุนลงอีกด้วย สถานะการพัฒนาทางเทคนิคในปัจจุบันของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสามารถสรุปได้ด้วยตัวเลขสำคัญทางเทคนิคดังต่อไปนี้:

ความจุและต้นทุนของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสำหรับระบบโซลาร์เซลล์โดยทั่วไปแล้ว ราคาของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสำหรับพลังงานแสงอาทิตย์จะสูงกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรด ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ตะกั่วที่มีความจุ...5 กิโลวัตต์ชั่วโมงปัจจุบันมีค่าใช้จ่ายเฉลี่ย 800 ดอลลาร์ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมงสำหรับกำลังการผลิตตามกำหนดในทางกลับกัน ระบบลิเธียมที่เทียบเคียงกันได้มีราคา 1,700 ดอลลาร์ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง อย่างไรก็ตาม ส่วนต่างระหว่างระบบที่ถูกที่สุดและแพงที่สุดนั้นสูงกว่าระบบตะกั่วอย่างมาก ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ลิเธียมขนาด 5 กิโลวัตต์ชั่วโมงก็มีจำหน่ายในราคาต่ำสุดที่ 1,200 ดอลลาร์ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมงถึงแม้ต้นทุนการซื้อโดยทั่วไปจะสูงกว่า แต่เมื่อคำนวณต้นทุนของระบบแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนต่อกิโลวัตต์ชั่วโมงที่เก็บไว้แล้ว จะคุ้มค่ากว่าเมื่อพิจารณาตลอดอายุการใช้งาน เนื่องจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนให้พลังงานได้นานกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรด ซึ่งต้องเปลี่ยนใหม่หลังจากช่วงเวลาหนึ่งดังนั้น เมื่อซื้อระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่สำหรับที่อยู่อาศัย ผู้ซื้อไม่ควรตกใจกับราคาซื้อที่สูง แต่ควรพิจารณาถึงประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนควบคู่ไปกับอายุการใช้งานทั้งหมดและจำนวนกิโลวัตต์ชั่วโมงที่เก็บไว้เสมอสูตรต่อไปนี้สามารถใช้คำนวณค่าสำคัญทั้งหมดของระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสำหรับระบบโซลาร์เซลล์ได้:1) ความจุที่ระบุ * จำนวนรอบการชาร์จ = ความจุในการเก็บพลังงานตามทฤษฎี2) ความจุในการเก็บกักตามทฤษฎี * ประสิทธิภาพ * ระดับการระบาย = ความจุในการเก็บกักที่ใช้งานได้3) ต้นทุนการซื้อ / ความจุในการจัดเก็บที่ใช้งานได้ = ต้นทุนต่อกิโลวัตต์ชั่วโมงที่จัดเก็บได้

BSLBATT: ผู้ผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสำหรับระบบโซลาร์เซลล์ปัจจุบันมีผู้ผลิตและผู้จำหน่ายแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอยู่มากมายแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสำหรับพลังงานแสงอาทิตย์ BSLBATTใช้เซลล์ LiFePo4 เกรด A จาก BYD, Nintec และ CATL นำมาประกอบกัน และจัดให้มีระบบควบคุมการชาร์จ (ระบบจัดการแบตเตอรี่) ที่ปรับให้เหมาะสมกับการจัดเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ เพื่อให้มั่นใจได้ว่าเซลล์เก็บพลังงานแต่ละเซลล์ รวมถึงระบบโดยรวม จะทำงานได้อย่างถูกต้องและปราศจากปัญหา