Technologie, avantages et coûts des batteries lithium-ion

Comment fonctionne une batterie lithium-ion ?Quels sont ses avantages par rapport à une batterie au plomb ?Quand le stockage sur batterie lithium-ion est-il rentable ?A Batterie aux ions lithium(en abrégé : batterie lithium-ion ou batterie Li-ion) est le terme générique désignant les accumulateurs à base de composés de lithium dans les trois phases, dans l'électrode négative, dans l'électrode positive ainsi que dans l'électrolyte, la cellule électrochimique.Les batteries lithium-ion ont une énergie spécifique élevée par rapport aux autres types de batteries, mais nécessitent des circuits de protection électroniques dans la plupart des applications, car elles réagissent négativement aux décharges profondes et aux surcharges.Les batteries solaires au lithium-ion sont chargées avec l'électricité du système photovoltaïque et déchargées selon les besoins.Pendant longtemps, les batteries au plomb ont été considérées comme la solution solaire idéale à cet effet.Cependant, les batteries lithium-ion présentent des avantages décisifs, même si l'achat entraîne toujours des coûts supplémentaires, qui sont toutefois récupérés grâce à une utilisation ciblée.Structure technique et comportement de stockage d'énergie des batteries lithium-ionLes batteries lithium-ion ne diffèrent pas fondamentalement des batteries plomb-acide par leur structure générale.Seul le porteur de charge est différent : lorsque la batterie est chargée, les ions lithium « migrent » de l'électrode positive vers l'électrode négative de la batterie et y restent « stockés » jusqu'à ce que la batterie soit à nouveau déchargée.Des conducteurs en graphite de haute qualité sont généralement utilisés comme électrodes.Cependant, il existe également des variantes avec des conducteurs en fer ou des conducteurs en cobalt.Selon les conducteurs utilisés, les batteries lithium-ion auront des tensions différentes.L'électrolyte lui-même doit être exempt d'eau dans une batterie lithium-ion, car le lithium et l'eau déclenchent une réaction violente.Contrairement à leurs prédécesseurs au plomb, les batteries lithium-ion modernes n'ont (presque) pas d'effets mémoire ni d'autodécharge, et les batteries lithium-ion conservent longtemps leur pleine puissance.Les batteries de stockage d’énergie au lithium-ion sont généralement constituées d’éléments chimiques : manganèse, nickel et cobalt.Le cobalt (terme chimique : cobalt) est un élément rare et rend donc la production d'accumulateurs au Li plus coûteuse.De plus, le cobalt est nocif pour l’environnement.Par conséquent, de nombreux efforts de recherche sont déployés pour produire le matériau de cathode pour les batteries lithium-ion haute tension sans cobalt.Avantages des batteries lithium-ion par rapport aux batteries au plomb◎L’utilisation de batteries lithium-ion modernes apporte un certain nombre d’avantages que les simples batteries au plomb ne peuvent offrir.◎D’une part, leur durée de vie est beaucoup plus longue que les batteries au plomb.Une batterie lithium-ion est capable de stocker l’énergie solaire pendant près de 20 ans.◎Le nombre de cycles de charge et la profondeur de décharge sont également plusieurs fois supérieurs à ceux des batteries au plomb.◎En raison des différents matériaux utilisés dans la production, les batteries lithium-ion sont également beaucoup plus légères et plus compactes que les batteries au plomb.Ils prennent donc moins de place lors de l’installation.◎Les batteries lithium-ion présentent également de meilleures propriétés de stockage en termes d’autodécharge.◎De plus, il ne faut pas oublier l'aspect environnemental : car les batteries au plomb ne sont pas particulièrement respectueuses de l'environnement dans leur production en raison du plomb utilisé.Chiffres clés techniques des batteries lithium-ionD'un autre côté, il faut également mentionner qu'en raison de la longue période d'utilisation des batteries au plomb, des études à long terme beaucoup plus significatives ont été réalisées que pour les batteries lithium-ion encore toutes récentes, de sorte que leur utilisation et les coûts associés peut également être calculé de manière plus efficace et plus fiable.De plus, le système de sécurité des batteries au plomb modernes est en partie encore meilleur que celui des batteries lithium-ion.En principe, les inquiétudes concernant les défauts dangereux des cellules lithium-ion ne sont pas non plus sans fondement : par exemple, des dendrites, c'est-à-dire des dépôts pointus de lithium, peuvent se former sur l'anode.La probabilité que ceux-ci déclenchent ensuite des courts-circuits, et donc finalement un emballement thermique (une réaction exothermique avec une forte génération de chaleur auto-accélérée), est particulièrement présente dans les cellules au lithium qui contiennent des composants de cellule de mauvaise qualité.Dans le pire des cas, la propagation de ce défaut aux cellules voisines peut entraîner une réaction en chaîne et un incendie dans la batterie.Cependant, comme de plus en plus de clients utilisent des batteries lithium-ion comme batteries solaires, les effets d'apprentissage des fabricants produisant de plus grandes quantités conduisent également à de nouvelles améliorations techniques des performances de stockage et à une plus grande sécurité de fonctionnement des batteries lithium-ion, ainsi qu'à de nouvelles réductions de coûts. .L’état actuel du développement technique des batteries Li-ion peut être résumé dans les chiffres clés techniques suivants :

Capacité de stockage et coûts des batteries solaires lithium-ionLe coût d’une batterie solaire lithium-ion est généralement plus élevé que celui d’une batterie plomb-acide.Par exemple, les batteries au plomb d'une capacité de5 kWhcoûtent actuellement en moyenne 800 dollars par kilowattheure de capacité nominale.En revanche, les systèmes au lithium comparables coûtent 1 700 dollars le kilowattheure.Toutefois, l’écart entre les systèmes les moins chers et les plus chers est nettement plus élevé que pour les systèmes principaux.Par exemple, des batteries au lithium de 5 kWh sont également disponibles pour seulement 1 200 dollars le kWh.Malgré les coûts d'achat généralement plus élevés, le coût d'un système de batterie solaire au lithium-ion par kilowattheure stocké est plus avantageux, calculé sur toute la durée de vie, car les batteries au lithium-ion fournissent de l'énergie plus longtemps que les batteries au plomb, qui ont à remplacer après un certain temps.Par conséquent, lors de l'achat d'un système de stockage par batterie résidentiel, il ne faut pas avoir peur des coûts d'achat plus élevés, mais il faut toujours relier l'efficacité économique d'une batterie lithium-ion à la durée de vie totale et au nombre de kilowattheures stockés.Les formules suivantes peuvent être utilisées pour calculer tous les chiffres clés d'un système de stockage par batterie lithium-ion pour les installations photovoltaïques :1) Capacité nominale * cycles de charge = Capacité théorique de stockage.2) Capacité de stockage théorique * Efficacité * Profondeur de décharge = Capacité de stockage utilisable3) Coût d'achat / Capacité de stockage utilisable = Coût par kWh stocké

BSLBATT : Fabricant de batteries Solaires Lithium-ionIl existe actuellement de nombreux fabricants et fournisseurs de batteries lithium-ion.Batteries solaires lithium-ion BSLBATTutiliser des cellules LiFePo4 de qualité A de BYD, Nintec et CATL, les combiner et leur fournir un système de contrôle de charge (système de gestion de batterie) adapté au stockage d'énergie photovoltaïque pour garantir le bon fonctionnement et sans problème de chaque cellule de stockage individuelle comme ainsi que l'ensemble du système.