Teknologi, fordele og omkostninger ved lithium-ion-batterier

Hvordan fungerer et lithium-ion batteri? Hvilke fordele har det i forhold til et bly-syre-batteri? Hvornår betaler et lithium-ion batteri opbevaring sig?A lithium-ion batteri(kort: lithiumion batteri eller Li-ion batteri) er den fælles betegnelse for akkumulatorer baseret på lithiumforbindelser i alle tre faser, i den negative elektrode, i den positive elektrode samt i elektrolytten, den elektrokemiske celle. Lithium-ion-batterier har høj specifik energi sammenlignet med andre typer batterier, men kræver elektroniske beskyttelseskredsløb i de fleste applikationer, da de reagerer negativt på både dyb afladning og overopladning.Lithium-ion solcellebatterier oplades med elektricitet fra solcelleanlægget og aflades igen efter behov. I lang tid blev blybatterier betragtet som den ideelle solenergiløsning til dette formål. Baseret på lithium-ion batterier har dog afgørende fordele, selvom købet stadig er forbundet med meromkostninger, som dog hentes ind ved målrettet brug.Teknisk struktur og energilagringsadfærd for lithium-ion-batterierLithium-ion-batterier adskiller sig ikke fundamentalt fra bly-syre-batterier i deres generelle struktur. Kun ladebæreren er anderledes: Når batteriet er opladet, "migrerer" lithium-ioner fra den positive elektrode til batteriets negative elektrode og forbliver "oplagret" der, indtil batteriet er afladet igen. Højkvalitets grafitledere bruges normalt som elektroder. Der findes dog også varianter med jernledere eller koboltledere.Afhængigt af de anvendte ledere vil lithium-ion-batterierne have forskellige spændinger. Selve elektrolytten skal være vandfri i et lithium-ion-batteri, da lithium og vand udløser en voldsom reaktion. I modsætning til deres blysyre-forgængere har moderne lithium-ion-batterier (næsten) ingen hukommelseseffekter eller selvafladninger, og lithium-ion-batterier bevarer deres fulde effekt i lang tid.Lithium-ion batterier består normalt af de kemiske grundstoffer mangan, nikkel og kobolt. Kobolt (kemisk betegnelse: kobolt) er et sjældent grundstof og gør derfor produktionen af ​​Li-akkumulatorer dyrere. Derudover er kobolt skadeligt for miljøet. Derfor er der flere forskningsindsatser for at fremstille katodematerialet til lithium-ion højspændingsbatterier uden kobolt.Fordele ved lithium-ion-batterier i forhold til bly-syre-batterier◎Brugen af ​​moderne lithium-ion-batterier bringer en række fordele med sig, som simple bly-syre-batterier ikke kan levere.◎Dels har de en meget længere levetid end bly-syre-batterier. Et lithium-ion batteri er i stand til at lagre solenergi i en periode på næsten 20 år.◎Antallet af opladningscyklusser og afladningsdybden er også mange gange større end med blybatterier.◎På grund af de forskellige materialer, der bruges i produktionen, er lithium-ion-batterier også meget lettere end blybatterier og mere kompakte. De optager derfor mindre plads under installationen.◎Lithium-ion-batterier har også bedre opbevaringsegenskaber i forhold til selvafladning.◎Derudover må man ikke glemme miljøaspektet: Fordi blybatterier ikke er specielt miljøvenlige i deres produktion på grund af det bly, der bruges.Tekniske nøgletal for lithium-ion-batterierPå den anden side skal det også nævnes, at der på grund af blybatteriers lange brugstid er langt mere meningsfulde langtidsstudier end for de stadig helt nye lithium-ion-batterier, således at deres brug og dermed forbundne omkostninger kan også beregnes bedre og mere pålideligt. Derudover er sikkerhedssystemet for moderne blybatterier til dels endnu bedre end lithium-ion-batterier.I princippet er bekymringen om farlige defekter i li-ionceller heller ikke ubegrundet: For eksempel kan dendritter, altså spidse lithiumaflejringer, dannes på anoden. Sandsynligheden for, at disse så udløser kortslutninger, og dermed i sidste ende også forårsager en termisk runaway (en eksoterm reaktion med stærk, selvaccelererende varmeudvikling), er især givet i lithiumceller, der indeholder cellekomponenter af lav kvalitet. I værste fald kan udbredelse af denne fejl til naboceller føre til en kædereaktion og en brand i batteriet.Men da flere og flere kunder bruger lithium-ion-batterier som solbatterier, fører læringseffekterne fra producenterne med større produktionsmængder også til yderligere tekniske forbedringer af lagringsydelsen og højere driftssikkerhed af lithium-ion-batterier og også yderligere omkostningsreduktioner . Den aktuelle tekniske udviklingsstatus for Li-ion-batterier kan opsummeres i følgende tekniske nøgletal:

Lagerkapacitet og omkostninger ved lithium-ion solcellebatterierPrisen på et lithium-ion solcellebatteri er generelt højere end for et bly-syre batteri. For eksempel blybatterier med en kapacitet på5 kWhkoster i øjeblikket i gennemsnit 800 dollars pr. kilowatttime nominel kapacitet.Sammenlignelige lithiumsystemer koster derimod 1.700 dollars per kilowatttime. Spredningen mellem de billigste og dyreste systemer er dog væsentlig større end for blysystemer. For eksempel fås lithiumbatterier med 5 kWh også for så lidt som 1.200 dollars pr. kWh.På trods af de generelt højere indkøbsomkostninger er udgiften til et lithium-ion solcellebatterianlæg per lagret kilowatttime dog mere fordelagtigt opgjort over hele levetiden, da lithium-ion batterier leverer strøm i længere tid end bly-syre batterier, som har skal udskiftes efter et vist tidsrum.Når man køber et boligbatteriopbevaringssystem, skal man derfor ikke være bange for højere indkøbsomkostninger, men skal altid forholde den økonomiske effektivitet af et lithium-ion batteri til hele levetiden og antallet af lagrede kilowatttimer.Følgende formler kan bruges til at beregne alle nøgletallene for et lithium-ion batterilagringssystem til PV-systemer:1) Nominel kapacitet * ladecyklusser = Teoretisk lagerkapacitet.2) Teoretisk lagerkapacitet * Effektivitet * Afladningsdybde = Brugbar lagerkapacitet3) Købsomkostning / Brugbar lagerkapacitet = Omkostning pr. lagret kWh

BSLBATT: Producent af lithium-ion solcellebatterierDer er i øjeblikket mange producenter og leverandører af lithium-ion-batterier.BSLBATT lithium-ion solcellebatterierbrug A-grade LiFePo4-celler fra BYD, Nintec og CATL, kombiner dem og forsyn dem med et ladningskontrolsystem (batteristyringssystem) tilpasset til fotovoltaisk strømlagring for at sikre korrekt og problemfri drift af hver enkelt lagercelle som samt hele systemet.