Technologie, voordelen en kosten van lithium-ionbatterijen

Hoe werkt een lithium-ionbatterij? Welke voordelen heeft het ten opzichte van een loodzuuraccu? Wanneer loont de opslag van een lithium-ionbatterij?A lithium-ionbatterij(kort: lithiumionbatterij of Li-ionbatterij) is de verzamelnaam voor accu's op basis van lithiumverbindingen in alle drie de fasen, zowel in de negatieve elektrode, in de positieve elektrode als in de elektrolyt, de elektrochemische cel. Lithium-ionbatterijen hebben een hoge specifieke energie in vergelijking met andere typen batterijen, maar vereisen bij de meeste toepassingen elektronische beveiligingscircuits, omdat ze negatief reageren op zowel diepe ontlading als overbelasting.Lithium-ion-zonnebatterijen worden opgeladen met elektriciteit uit het fotovoltaïsche systeem en indien nodig weer ontladen. Loodbatterijen werden lange tijd beschouwd als de ideale zonne-energieoplossing voor dit doel. Op basis van lithium-ionbatterijen hebben echter doorslaggevende voordelen, hoewel de aanschaf nog steeds gepaard gaat met extra kosten, die echter door gericht gebruik worden terugverdiend.Technische structuur en energieopslaggedrag van lithium-ionbatterijenLithium-ionbatterijen verschillen qua algemene structuur niet fundamenteel van loodzuurbatterijen. Alleen de ladingsdrager is anders: wanneer de batterij wordt opgeladen, "migreren" lithiumionen van de positieve elektrode naar de negatieve elektrode van de batterij en blijven daar "opgeslagen" totdat de batterij weer wordt ontladen. Als elektroden worden meestal hoogwaardige grafietgeleiders gebruikt. Er zijn echter ook varianten met ijzeren geleiders of kobaltgeleiders.Afhankelijk van de gebruikte geleiders hebben de lithium-ionbatterijen verschillende spanningen. De elektrolyt zelf moet in een lithium-ionbatterij watervrij zijn, omdat lithium en water een heftige reactie veroorzaken. In tegenstelling tot hun loodzuurvoorgangers hebben moderne lithium-ionbatterijen (bijna) geen geheugeneffecten of zelfontladingen, en behouden lithium-ionbatterijen lange tijd hun volledige vermogen.Lithium-ion-energieopslagbatterijen bestaan ​​meestal uit de chemische elementen mangaan, nikkel en kobalt. Kobalt (chemische term: kobalt) is een zeldzaam element en maakt daarom de productie van Li-accu's duurder. Bovendien is kobalt schadelijk voor het milieu. Daarom zijn er meerdere onderzoeksinspanningen om het kathodemateriaal voor lithium-ion-hoogspanningsbatterijen zonder kobalt te produceren.Voordelen van lithium-ionbatterijen ten opzichte van loodzuurbatterijen◎Het gebruik van moderne lithium-ionbatterijen brengt een aantal voordelen met zich mee die eenvoudige loodzuurbatterijen niet kunnen bieden.◎Om te beginnen hebben ze een veel langere levensduur dan loodzuurbatterijen. Een lithium-ionbatterij kan zonne-energie voor een periode van bijna twintig jaar opslaan.◎Ook het aantal laadcycli en de ontladingsdiepte is vele malen groter dan bij loodaccu’s.◎Door de verschillende materialen die bij de productie worden gebruikt, zijn lithium-ionbatterijen ook veel lichter dan loodbatterijen en compacter. Ze nemen daardoor minder ruimte in beslag tijdens de installatie.◎Lithium-ionbatterijen hebben ook betere opslageigenschappen op het gebied van zelfontlading.◎Bovendien mag men het milieuaspect niet vergeten: omdat loodbatterijen bij de productie niet bijzonder milieuvriendelijk zijn vanwege het gebruikte lood.Technische kerncijfers van lithium-ionbatterijenAan de andere kant moet ook worden vermeld dat er vanwege de lange gebruiksduur van loodbatterijen veel betekenisvollere langetermijnstudies bestaan ​​dan voor de nog zeer nieuwe lithium-ionbatterijen, zodat het gebruik ervan en de daarmee gepaard gaande kosten kan ook beter en betrouwbaarder worden berekend. Bovendien is het veiligheidssysteem van moderne loodaccu’s voor een deel zelfs beter dan dat van lithium-ion accu’s.In principe is de bezorgdheid over gevaarlijke defecten in li-ioncellen ook niet ongegrond: er kunnen zich bijvoorbeeld dendrieten, dat wil zeggen puntige lithiumafzettingen, op de anode vormen. De kans dat deze vervolgens kortsluiting veroorzaken en dus uiteindelijk ook een thermische runaway veroorzaken (een exotherme reactie met sterke, zelfversnellende warmteontwikkeling), wordt vooral gegeven bij lithiumcellen die celcomponenten van lage kwaliteit bevatten. In het ergste geval kan de verspreiding van deze fout naar naburige cellen leiden tot een kettingreactie en brand in de batterij.Omdat echter steeds meer klanten lithium-ionbatterijen als zonnebatterijen gebruiken, leiden de leereffecten van de fabrikanten met grotere productiehoeveelheden ook tot verdere technische verbeteringen van de opslagprestaties en een hogere operationele veiligheid van lithium-ionbatterijen en ook tot verdere kostenverlagingen . De huidige technische ontwikkelingsstatus van Li-ion-batterijen kan worden samengevat in de volgende technische kerncijfers:

Opslagcapaciteit en kosten van lithium-ion zonnebatterijenDe kosten van een lithium-ion-zonnebatterij zijn over het algemeen hoger dan die van een loodzuurbatterij. Bijvoorbeeld loodbatterijen met een capaciteit van5 kWhkosten momenteel gemiddeld 800 dollar per kilowattuur nominaal vermogen.Vergelijkbare lithiumsystemen kosten daarentegen 1.700 dollar per kilowattuur. De spreiding tussen de goedkoopste en duurste systemen is echter aanzienlijk groter dan bij leidende systemen. Zo zijn lithiumbatterijen met 5 kWh ook verkrijgbaar voor maar liefst 1.200 dollar per kWh.Ondanks de doorgaans hogere aanschafkosten zijn de kosten van een lithium-ion-zonnebatterijsysteem per opgeslagen kilowattuur echter gunstiger berekend over de gehele levensduur, omdat lithium-ion-batterijen langer stroom leveren dan loodzuurbatterijen, die na een bepaalde tijd vervangen worden.Daarom moet men bij de aanschaf van een batterijopslagsysteem voor thuisgebruik niet bang zijn voor hogere aanschafkosten, maar moet men altijd de economische efficiëntie van een lithium-ionbatterij in verband brengen met de gehele levensduur en het aantal opgeslagen kilowatturen.Voor het berekenen van alle kengetallen van een lithium-ion batterijopslagsysteem voor PV-systemen kunnen de volgende formules worden gebruikt:1) Nominale capaciteit * laadcycli = Theoretische opslagcapaciteit.2) Theoretische opslagcapaciteit * Efficiëntie * Ontladingsdiepte = Bruikbare opslagcapaciteit3) Aankoopkosten / Bruikbare opslagcapaciteit = Kosten per opgeslagen kWh

BSLBATT: Fabrikant van lithium-ion zonnebatterijenEr zijn momenteel veel fabrikanten en leveranciers van lithium-ionbatterijen.BSLBATT lithium-ion zonnebatterijengebruik A-kwaliteit LiFePo4-cellen van BYD, Nintec en CATL, combineer ze en voorzie ze van een laadcontrolesysteem (batterijbeheersysteem) aangepast aan fotovoltaïsche energieopslag om de juiste en probleemloze werking van elke individuele opslagcel te garanderen maar ook het hele systeem.