Tækni, kostir og kostnaður við litíumjónarafhlöður

Hvernig virkar litíumjónarafhlaða? Hvaða kosti hefur það umfram blýsýru rafhlöðu? Hvenær borgar sig að geyma litíumjónarafhlöður?A litíum-jón rafhlaða(stutt: lithiumion rafhlaða eða Li-ion rafhlaða) er samheiti yfir rafgeyma sem byggjast á litíum efnasamböndum í öllum þremur fasum, í neikvæða rafskautinu, í jákvæða rafskautinu sem og í raflausninni, rafefnafræðilegu frumunni. Lithium-ion rafhlaða hefur mikla sértæka orku samanborið við aðrar gerðir af rafhlöðum, en krefjast rafrænna verndarrása í flestum forritum, þar sem þær bregðast illa við bæði djúphleðslu og ofhleðslu.Lithium ion sólarrafhlöður eru hlaðnar með rafmagni frá ljósvakakerfinu og tæmdar aftur eftir þörfum. Í langan tíma voru blý rafhlöður talin tilvalin sólarorkulausn í þessum tilgangi. Hins vegar hafa lithium-ion rafhlöður afgerandi kosti, þó kaupin fylgi enn aukakostnaði, sem þó fæst til baka með markvissri notkun.Tæknileg uppbygging og orkugeymsluhegðun litíumjónarafhlöðurLithium-ion rafhlöður eru ekki í grundvallaratriðum frábrugðnar blýsýru rafhlöðum í almennri uppbyggingu. Aðeins hleðsluberinn er frábrugðinn: Þegar rafhlaðan er hlaðin „flytjast“ litíumjónir frá jákvæðu rafskautinu yfir í neikvæða rafskaut rafhlöðunnar og haldast þar „geymdar“ þar til rafhlaðan er tæmd aftur. Hágæða grafítleiðarar eru venjulega notaðir sem rafskaut. Hins vegar eru einnig til afbrigði með járnleiðurum eða kóbaltleiðurum.Það fer eftir leiðurum sem notaðir eru, litíumjónarafhlöðurnar hafa mismunandi spennu. Raflausnin sjálf verður að vera vatnslaus í litíumjónarafhlöðu þar sem litíum og vatn kalla fram harkaleg viðbrögð. Öfugt við blýsýruforvera þeirra hafa nútíma litíumjónarafhlöður (nánast) engin minnisáhrif eða sjálfsafhleðslu og litíumjónarafhlöður halda fullum krafti í langan tíma.Lithium-ion rafhlöður samanstanda venjulega af efnafræðilegum frumefnum mangani, nikkeli og kóbalti. Kóbalt (efnaheiti: kóbalt) er sjaldgæft frumefni og gerir því framleiðslu á Li geymslurafhlöðum dýrari. Auk þess er kóbalt skaðlegt umhverfinu. Þess vegna eru margar rannsóknir til að framleiða bakskautsefnið fyrir litíumjóna háspennu rafhlöður án kóbalts.Kostir litíumjónarafhlöður umfram blýsýrurafhlöður◎Notkun nútíma litíumjónarafhlöðu hefur með sér ýmsa kosti sem einfaldar blýsýrurafhlöður geta ekki skilað.◎Fyrir það fyrsta hafa þær mun lengri endingartíma en blýsýrurafhlöður. Lithium-ion rafhlaða er fær um að geyma sólarorku í næstum 20 ár.◎Fjöldi hleðslulota og afhleðsludýpt er líka margfalt meiri en með blýrafhlöðum.◎Vegna mismunandi efna sem notuð eru í framleiðslu eru litíumjónarafhlöður einnig mun léttari en blýrafhlöður og fyrirferðarmeiri. Þeir taka því minna pláss við uppsetningu.◎Lithium-ion rafhlöður hafa einnig betri geymslueiginleika hvað varðar sjálfsafhleðslu.◎Auk þess má ekki gleyma umhverfisþættinum: Vegna þess að blýrafhlöður eru ekki sérstaklega umhverfisvænar í framleiðslu sinni vegna blýsins sem notað er.Tæknilegar lykiltölur um litíumjónarafhlöðurÁ hinn bóginn verður líka að nefna að vegna langs notkunartíma blýrafhlöðna eru mun þýðingarmeiri langtímarannsóknir en fyrir hinar enn mjög nýju litíumjónarafhlöðurnar þannig að notkun þeirra og tilheyrandi kostnaður. er einnig hægt að reikna betur og áreiðanlegri. Auk þess er öryggiskerfi nútíma blýrafhlöðna að hluta enn betra en litíumjónarafhlöður.Í grundvallaratriðum eru áhyggjur af hættulegum göllum í lijónafrumum heldur ekki ástæðulausar: Til dæmis geta dendrítar, þ.e. oddhvassar litíumútfellingar, myndast á rafskautinu. Líkurnar á því að þær kveiki síðan á skammhlaupum og valdi þar með á endanum einnig hitauppstreymi (útverma efnahvarf með sterkri sjálfhraðandi varmamyndun), eru sérstaklega gefnar í litíumfrumum sem innihalda lággæða frumuhluta. Í versta falli getur útbreiðsla þessa bilunar til nærliggjandi frumna leitt til keðjuverkunar og elds í rafhlöðunni.Hins vegar, þar sem fleiri og fleiri viðskiptavinir nota litíumjónarafhlöður sem sólarrafhlöður, leiða lærdómsáhrif framleiðenda með stærra framleiðslumagni einnig til frekari tæknilegra umbóta á geymsluafköstum og auknu rekstraröryggis litíumjónarafhlöðu og einnig frekari kostnaðarlækkunar. . Hægt er að draga saman núverandi tækniþróunarstöðu Li-ion rafhlöðu í eftirfarandi tæknilegum lykiltölum:

Geymslugeta og kostnaður við litíumjón sólarrafhlöðurKostnaður við litíum-jón sólarrafhlöðu er almennt hærri en á blýsýru rafhlöðu. Til dæmis, blý rafhlöður með afkastagetu á5 kWhkostar nú að meðaltali 800 dollara á hverja kílóvattstund af nafngetu.Sambærileg litíumkerfi kosta hins vegar 1.700 dollara á kílóvattstundina. Munurinn á milli ódýrustu og dýrustu kerfanna er þó umtalsvert meiri en fyrir blýkerfi. Til dæmis eru litíum rafhlöður með 5 kWh einnig fáanlegar fyrir allt að 1.200 dollara á kWh.Þrátt fyrir almennt hærri innkaupakostnað er kostnaður við litíumjónarsólarrafhlöðukerfi á hverja geymda kílóvattstund hagstæðari reiknað yfir allan endingartímann, þar sem litíumjónarafhlöður veita lengur orku en blýsýrurafhlöður, sem hafa að skipta út eftir ákveðinn tíma.Þess vegna, þegar keypt er rafhlöðugeymslukerfi fyrir íbúðarhúsnæði, má ekki hræðast hærri kaupkostnað, heldur verður alltaf að tengja hagkvæmni litíumjónarafhlöðu við allan endingartíma og fjölda geymdra kílóvattstunda.Hægt er að nota eftirfarandi formúlur til að reikna út allar lykiltölur litíumjónar rafhlöðugeymslukerfis fyrir PV kerfi:1) Nafngeta * hleðslulotur = Fræðileg geymslugeta.2) Fræðilegt geymslurými * Skilvirkni * Dýpt losunar = Nothæft geymslurými3) Kaupkostnaður / Nothæft geymslurými = Kostnaður á hverja geymda kWst

BSLBATT: Framleiðandi litíumjónar sólarrafhlöðurÞað eru nú margir framleiðendur og birgjar af litíumjónarafhlöðum.BSLBATT lithium-ion sólarrafhlöðurnotaðu A-gráðu LiFePo4 frumur frá BYD, Nintec og CATL, sameina þær og útvega þeim hleðslustýringarkerfi (rafhlöðustjórnunarkerfi) aðlagað að raforkugeymslu til að tryggja rétta og vandræðalausa virkni hvers einstaks geymslusellu eins og og allt kerfið.