Tecnologia, vantaggi e costi delle batterie agli ioni di litio

Come funziona una batteria agli ioni di litio? Quali vantaggi ha rispetto ad una batteria al piombo? Quando conviene l'accumulo con batteria agli ioni di litio?A batteria agli ioni di litio(abbreviato: batteria agli ioni di litio o batteria agli ioni di litio) è il termine generico per accumulatori basati su composti di litio in tutte e tre le fasi, nell'elettrodo negativo, nell'elettrodo positivo e nell'elettrolita, la cella elettrochimica. Le batterie agli ioni di litio hanno un'energia specifica elevata rispetto ad altri tipi di batterie, ma richiedono circuiti di protezione elettronica nella maggior parte delle applicazioni, poiché reagiscono negativamente sia allo scaricamento profondo che al sovraccarico.Le batterie solari agli ioni di litio vengono caricate con l'elettricità proveniente dall'impianto fotovoltaico e scaricate nuovamente quando necessario. Per molto tempo le batterie al piombo sono state considerate la soluzione solare ideale per questo scopo. Le batterie basate sugli ioni di litio presentano tuttavia vantaggi decisivi, anche se l'acquisto comporta comunque costi aggiuntivi, che vengono però recuperati con un utilizzo mirato.Struttura tecnica e comportamento di accumulo dell'energia delle batterie agli ioni di litioLe batterie agli ioni di litio non differiscono sostanzialmente dalle batterie al piombo nella loro struttura generale. Solo il portatore di carica è diverso: quando la batteria è carica, gli ioni di litio "migrano" dall'elettrodo positivo all'elettrodo negativo della batteria e rimangono lì "immagazzinati" finché la batteria non viene nuovamente scaricata. Come elettrodi vengono solitamente utilizzati conduttori di grafite di alta qualità. Esistono però anche varianti con conduttori in ferro o conduttori in cobalto.A seconda dei conduttori utilizzati, le batterie agli ioni di litio avranno tensioni diverse. In una batteria agli ioni di litio l'elettrolito stesso deve essere privo di acqua poiché il litio e l'acqua innescano una reazione violenta. A differenza dei loro predecessori al piombo, le moderne batterie agli ioni di litio non hanno (quasi) alcun effetto memoria o autoscarica e le batterie agli ioni di litio mantengono la piena potenza per lungo tempo.Le batterie di accumulo di energia agli ioni di litio sono solitamente costituite dagli elementi chimici manganese, nichel e cobalto. Il cobalto (termine chimico: cobalto) è un elemento raro e pertanto rende più costosa la produzione di accumulatori al litio. Inoltre, il cobalto è dannoso per l'ambiente. Pertanto, ci sono molteplici sforzi di ricerca per produrre il materiale catodico per le batterie ad alta tensione agli ioni di litio senza cobalto.Vantaggi delle batterie agli ioni di litio rispetto alle batterie al piombo◎L’uso delle moderne batterie agli ioni di litio porta con sé una serie di vantaggi che le semplici batterie al piombo non possono offrire.◎Da un lato hanno una durata molto più lunga rispetto alle batterie al piombo. Una batteria agli ioni di litio è in grado di immagazzinare l’energia solare per un periodo di quasi 20 anni.◎Anche il numero di cicli di carica e la profondità di scarica sono molte volte maggiori rispetto alle batterie al piombo.◎A causa dei diversi materiali utilizzati nella produzione, le batterie agli ioni di litio sono anche molto più leggere e compatte rispetto alle batterie al piombo. Pertanto occupano meno spazio durante l'installazione.◎Le batterie agli ioni di litio hanno anche migliori proprietà di conservazione in termini di autoscarica.◎Inoltre, non bisogna dimenticare l'aspetto ambientale: perché le batterie al piombo non sono particolarmente rispettose dell'ambiente nella loro produzione a causa del piombo utilizzato.Cifre chiave tecniche delle batterie agli ioni di litioD'altro canto va anche detto che, a causa del lungo periodo di utilizzo delle batterie al piombo, esistono studi a lungo termine molto più significativi che per le ancora nuovissime batterie agli ioni di litio, per cui il loro utilizzo e i relativi costi possono anche essere calcolati meglio e in modo più affidabile. Inoltre il sistema di sicurezza delle moderne batterie al piombo è in parte addirittura migliore di quello delle batterie agli ioni di litio.In linea di principio, anche la preoccupazione per difetti pericolosi nelle celle agli ioni di litio non è infondata: ad esempio, sull'anodo possono formarsi dendriti, cioè depositi appuntiti di litio. La probabilità che questi poi innescano cortocircuiti e quindi alla fine causino anche un instabilità termica (una reazione esotermica con forte generazione di calore autoaccelerata) è particolarmente elevata nelle celle al litio che contengono componenti cellulari di bassa qualità. Nel peggiore dei casi, la propagazione di questo guasto alle celle vicine può portare ad una reazione a catena e ad un incendio nella batteria.Tuttavia, poiché sempre più clienti utilizzano le batterie agli ioni di litio come batterie solari, gli effetti di apprendimento dei produttori con maggiori quantità di produzione portano anche ad ulteriori miglioramenti tecnici delle prestazioni di accumulo e ad una maggiore sicurezza operativa delle batterie agli ioni di litio, nonché ad ulteriori riduzioni dei costi. . Lo stato attuale dello sviluppo tecnico delle batterie agli ioni di litio può essere riassunto nei seguenti dati tecnici chiave:

Capacità di stoccaggio e costi delle batterie solari agli ioni di litioIl costo di una batteria solare agli ioni di litio è generalmente superiore a quello di una batteria al piombo. Ad esempio, le batterie al piombo con una capacità di5 kWhattualmente costano in media 800 dollari per kilowattora di capacità nominale.I sistemi comparabili al litio costano invece 1.700 dollari al kilowattora. Tuttavia, il differenziale tra i sistemi più economici e quelli più costosi è notevolmente più elevato rispetto ai sistemi guida. Ad esempio, le batterie al litio da 5 kWh sono disponibili anche a soli 1.200 dollari al kWh.Nonostante i costi di acquisto generalmente più elevati, il costo di un sistema di batterie solari agli ioni di litio per kilowattora accumulato è tuttavia più vantaggioso calcolato sull’intera durata di utilizzo, poiché le batterie agli ioni di litio forniscono energia per più tempo rispetto alle batterie al piombo, che hanno da sostituire dopo un certo periodo di tempo.Pertanto, quando si acquista un sistema di accumulo a batteria residenziale, non bisogna lasciarsi spaventare dai costi di acquisto più elevati, ma bisogna sempre collegare l'efficienza economica di una batteria agli ioni di litio all'intera durata di servizio e al numero di kilowattora immagazzinati.Con le seguenti formule è possibile calcolare tutti i valori chiave di un sistema di accumulo con batterie agli ioni di litio per impianti fotovoltaici:1) Capacità nominale * cicli di carica = Capacità di accumulo teorica.2) Capacità di stoccaggio teorica * Efficienza * Profondità di scarico = Capacità di stoccaggio utilizzabile3) Costo di acquisto / Capacità di stoccaggio utilizzabile = Costo per kWh immagazzinato

BSLBATT: produttore di batterie solari agli ioni di litioAttualmente esistono molti produttori e fornitori di batterie agli ioni di litio.Batterie solari agli ioni di litio BSLBATTutilizzare celle LiFePo4 di grado A di BYD, Nintec e CATL, combinarle e fornire loro un sistema di controllo della carica (sistema di gestione della batteria) adattato all'accumulo di energia fotovoltaica per garantire il funzionamento corretto e senza problemi di ogni singola cella di accumulo come così come l'intero sistema.