Công nghệ, ưu điểm và chi phí của pin lithium-ion

Pin lithium-ion hoạt động như thế nào? Nó có những ưu điểm gì so với pin axit chì? Khi nào thì việc lưu trữ năng lượng bằng pin lithium-ion mang lại lợi ích?A pin lithium-ion(Viết tắt: pin lithium-ion hoặc pin Li-ion) là thuật ngữ chung cho các loại ắc quy dựa trên hợp chất lithium ở cả ba pha: điện cực âm, điện cực dương và chất điện phân, tạo thành tế bào điện hóa. Pin lithium-ion có năng lượng riêng cao hơn so với các loại pin khác, nhưng cần có mạch bảo vệ điện tử trong hầu hết các ứng dụng, vì chúng phản ứng bất lợi với cả hiện tượng xả sâu và sạc quá mức.Pin mặt trời lithium-ion được sạc bằng điện từ hệ thống quang điện và xả lại khi cần thiết. Trong một thời gian dài, pin chì được coi là giải pháp năng lượng mặt trời lý tưởng cho mục đích này. Tuy nhiên, pin lithium-ion có những ưu điểm vượt trội, mặc dù việc mua sắm vẫn phát sinh thêm chi phí, nhưng chi phí này sẽ được bù đắp thông qua việc sử dụng hiệu quả.Cấu trúc kỹ thuật và đặc tính lưu trữ năng lượng của pin lithium-ionVề cơ bản, pin lithium-ion không khác biệt nhiều so với pin axit chì về cấu trúc tổng thể. Chỉ có chất mang điện tích là khác nhau: Khi pin được sạc, các ion lithium "di chuyển" từ cực dương sang cực âm của pin và được "lưu trữ" ở đó cho đến khi pin được xả hết điện. Các điện cực thường được làm bằng than chì chất lượng cao. Tuy nhiên, cũng có các biến thể sử dụng dây dẫn bằng sắt hoặc coban.Tùy thuộc vào chất dẫn điện được sử dụng, pin lithium-ion sẽ có điện áp khác nhau. Chất điện phân trong pin lithium-ion phải không chứa nước vì lithium và nước gây ra phản ứng mạnh. Trái ngược với các loại pin axit chì trước đây, pin lithium-ion hiện đại hầu như không có hiệu ứng bộ nhớ hoặc tự phóng điện, và pin lithium-ion giữ được công suất tối đa trong thời gian dài.Pin lưu trữ năng lượng lithium-ion thường bao gồm các nguyên tố hóa học mangan, niken và coban. Coban (tên hóa học: coban) là một nguyên tố hiếm, do đó làm cho việc sản xuất pin lưu trữ lithium trở nên đắt đỏ hơn. Ngoài ra, coban còn gây hại cho môi trường. Vì vậy, có nhiều nỗ lực nghiên cứu nhằm sản xuất vật liệu catốt cho pin lithium-ion cao áp mà không cần coban.Ưu điểm của pin lithium-ion so với pin axit chì◎Việc sử dụng pin lithium-ion hiện đại mang lại một số ưu điểm mà pin axit chì đơn giản không thể cung cấp.◎Thứ nhất, chúng có tuổi thọ cao hơn nhiều so với pin axit chì. Pin lithium-ion có khả năng lưu trữ năng lượng mặt trời trong thời gian gần 20 năm.◎Số chu kỳ sạc và độ sâu xả cũng lớn hơn nhiều lần so với pin chì.◎Do sử dụng các vật liệu khác nhau trong sản xuất, pin lithium-ion cũng nhẹ hơn nhiều so với pin chì và nhỏ gọn hơn. Vì vậy, chúng chiếm ít không gian hơn khi lắp đặt.◎Pin lithium-ion cũng có đặc tính lưu trữ tốt hơn về khả năng tự phóng điện.◎Ngoài ra, không được quên khía cạnh môi trường: Bởi vì pin chì không thân thiện với môi trường trong quá trình sản xuất do sử dụng chì.Các thông số kỹ thuật chính của pin lithium-ionMặt khác, cũng cần phải đề cập rằng, do thời gian sử dụng lâu dài của pin chì, nên có nhiều nghiên cứu dài hạn có ý nghĩa hơn so với pin lithium-ion vẫn còn rất mới, do đó việc sử dụng và chi phí liên quan cũng có thể được tính toán tốt hơn và đáng tin cậy hơn. Ngoài ra, hệ thống an toàn của pin chì hiện đại thậm chí còn tốt hơn một phần so với pin lithium-ion.Về nguyên tắc, mối lo ngại về các khuyết tật nguy hiểm trong pin lithium-ion cũng không phải là không có cơ sở: Ví dụ, các nhánh tinh thể (dendrites), tức là các cặn lithium nhọn, có thể hình thành trên cực dương. Xác suất chúng gây ra đoản mạch, và do đó cuối cùng cũng gây ra hiện tượng quá nhiệt (phản ứng tỏa nhiệt với sự sinh nhiệt mạnh mẽ và tự tăng tốc), đặc biệt cao ở các pin lithium có linh kiện chất lượng thấp. Trong trường hợp xấu nhất, sự lan truyền lỗi này sang các pin lân cận có thể dẫn đến phản ứng dây chuyền và gây cháy trong pin.Tuy nhiên, khi ngày càng nhiều khách hàng sử dụng pin lithium-ion làm pin năng lượng mặt trời, hiệu ứng học hỏi từ các nhà sản xuất có sản lượng lớn hơn cũng dẫn đến những cải tiến kỹ thuật hơn nữa về hiệu suất lưu trữ và độ an toàn vận hành của pin lithium-ion, đồng thời giảm chi phí hơn nữa. Tình trạng phát triển kỹ thuật hiện tại của pin Li-ion có thể được tóm tắt trong các chỉ số kỹ thuật chính sau:

Dung lượng lưu trữ và chi phí của pin mặt trời lithium-ionChi phí của pin mặt trời lithium-ion thường cao hơn so với pin axit chì. Ví dụ, pin chì có dung lượng...5 kWhHiện tại, chi phí trung bình là 800 đô la mỗi kilowatt giờ công suất định mức.Mặt khác, các hệ thống lithium tương đương có giá 1.700 đô la mỗi kilowatt giờ. Tuy nhiên, sự chênh lệch giữa các hệ thống rẻ nhất và đắt nhất cao hơn đáng kể so với hệ thống chì. Ví dụ, pin lithium 5 kWh cũng có giá chỉ khoảng 1.200 đô la mỗi kWh.Tuy chi phí mua ban đầu thường cao hơn, nhưng nếu tính toán trên toàn bộ vòng đời sử dụng, chi phí của hệ thống pin mặt trời lithium-ion trên mỗi kilowatt giờ lưu trữ lại tiết kiệm hơn, vì pin lithium-ion cung cấp năng lượng lâu hơn so với pin axit chì, vốn phải được thay thế sau một thời gian nhất định.Do đó, khi mua hệ thống lưu trữ pin dân dụng, người ta không nên e ngại chi phí mua ban đầu cao hơn, mà luôn phải cân nhắc hiệu quả kinh tế của pin lithium-ion so với toàn bộ tuổi thọ sử dụng và số kilowatt giờ được lưu trữ.Các công thức sau đây có thể được sử dụng để tính toán tất cả các thông số quan trọng của hệ thống lưu trữ pin lithium-ion cho hệ thống quang điện:1) Dung lượng danh nghĩa * chu kỳ sạc = Dung lượng lưu trữ lý thuyết.2) Dung lượng lưu trữ lý thuyết * Hiệu suất * Độ sâu xả = Dung lượng lưu trữ khả dụng3) Chi phí mua / Dung lượng lưu trữ khả dụng = Chi phí trên mỗi kWh được lưu trữ

BSLBATT: Nhà sản xuất pin mặt trời lithium-ionHiện nay có rất nhiều nhà sản xuất và nhà cung cấp pin lithium-ion.Pin mặt trời lithium-ion BSLBATTSử dụng các cell LiFePo4 loại A từ BYD, Nintec và CATL, kết hợp chúng lại và trang bị hệ thống điều khiển sạc (hệ thống quản lý pin) thích ứng với lưu trữ năng lượng quang điện để đảm bảo hoạt động đúng cách và không gặp sự cố của từng cell lưu trữ riêng lẻ cũng như toàn bộ hệ thống.