Teknologi, fordeler og kostnader ved litium-ion-batterier

Hvordan fungerer et litium-ion-batteri? Hvilke fordeler har den fremfor et blybatteri? Når lønner lagring av litiumionbatterier seg?A litium-ion batteri(kort: litiumionbatteri eller Li-ionbatteri) er fellesbetegnelsen for akkumulatorer basert på litiumforbindelser i alle tre fasene, i den negative elektroden, i den positive elektroden så vel som i elektrolytten, den elektrokjemiske cellen. Litium-ion-batterier har høy spesifikk energi sammenlignet med andre typer batterier, men krever elektroniske beskyttelseskretser i de fleste applikasjoner, da de reagerer negativt på både dyp utladning og overlading.Litiumion-solbatterier lades med strøm fra solcelleanlegget og lades ut igjen etter behov. I lang tid ble blybatterier ansett som den ideelle solenergiløsningen for dette formålet. Imidlertid har basert på litium-ion-batterier avgjørende fordeler, selv om kjøpet fortsatt er forbundet med ekstra kostnader, som imidlertid hentes inn gjennom målrettet bruk.Teknisk struktur og energilagringsadferd for litiumionbatterierLitium-ion-batterier skiller seg ikke fundamentalt fra bly-syre-batterier i sin generelle struktur. Bare ladebæreren er forskjellig: Når batteriet lades, "migrerer" litiumioner fra den positive elektroden til den negative elektroden på batteriet og forblir "lagret" der til batteriet utlades igjen. Høykvalitets grafittledere brukes vanligvis som elektroder. Det finnes imidlertid også varianter med jernledere eller koboltledere.Avhengig av lederne som brukes, vil litium-ion-batteriene ha forskjellige spenninger. Selve elektrolytten må være vannfri i et litiumionbatteri siden litium og vann utløser en voldsom reaksjon. I motsetning til deres blysyre-forgjengere har moderne litium-ion-batterier (nesten) ingen minneeffekter eller selvutladninger, og litium-ion-batterier beholder sin fulle kraft i lang tid.Litium-ion batterier består vanligvis av de kjemiske elementene mangan, nikkel og kobolt. Kobolt (kjemisk betegnelse: kobolt) er et sjeldent grunnstoff og gjør derfor produksjonen av Li-lagringsbatterier dyrere. I tillegg er kobolt skadelig for miljøet. Derfor er det flere forskningsinnsats for å produsere katodematerialet for litium-ion høyspentbatterier uten kobolt.Fordeler med litium-ion-batterier fremfor bly-syre-batterier◎Bruken av moderne litium-ion-batterier bringer med seg en rekke fordeler som enkle bly-syre-batterier ikke kan levere.◎For det første har de mye lengre levetid enn blybatterier. Et litium-ion-batteri er i stand til å lagre solenergi i en periode på nesten 20 år.◎Antallet ladesykluser og utladningsdybden er også mange ganger større enn med blybatterier.◎På grunn av de forskjellige materialene som brukes i produksjonen, er litium-ion-batterier også mye lettere enn blybatterier og mer kompakte. De tar derfor mindre plass under installasjonen.◎Litium-ion-batterier har også bedre lagringsegenskaper når det gjelder selvutlading.◎I tillegg må man ikke glemme miljøaspektet: Fordi blybatterier ikke er spesielt miljøvennlige i produksjonen på grunn av blyet som brukes.Tekniske nøkkeltall for litium-ion-batterierPå den annen side må det også nevnes at det på grunn av lang brukstid av blybatterier er mye mer meningsfylte langtidsstudier enn for de fortsatt helt nye litiumionbatteriene, slik at bruken og tilhørende kostnader kan også beregnes bedre og mer pålitelig. I tillegg er sikkerhetssystemet til moderne blybatterier til dels enda bedre enn litium-ion-batterier.I prinsippet er heller ikke bekymringen for farlige defekter i liionceller ubegrunnet: For eksempel kan dendritter, altså spisse litiumavleiringer, dannes på anoden. Sannsynligheten for at disse da utløser kortslutninger, og dermed til slutt også forårsaker en termisk løping (en eksoterm reaksjon med sterk, selvakselererende varmeutvikling), er spesielt gitt i litiumceller som inneholder cellekomponenter av lav kvalitet. I verste fall kan forplantning av denne feilen til naboceller føre til en kjedereaksjon og brann i batteriet.Men ettersom flere og flere kunder bruker litium-ion-batterier som solcellebatterier, fører læringseffektene til produsentene med større produksjonsmengder også til ytterligere tekniske forbedringer av lagringsytelsen og høyere driftssikkerhet for litium-ion-batterier og også ytterligere kostnadsreduksjoner . Den nåværende tekniske utviklingsstatusen til Li-ion-batterier kan oppsummeres i følgende tekniske nøkkeltall:

Lagringskapasitet og kostnader for litium-ion solcellebatterierPrisen på et litium-ion solcellebatteri er generelt høyere enn for et blybatteri. For eksempel blybatterier med en kapasitet på5 kWhkoster for tiden i gjennomsnitt 800 dollar per kilowattime nominell kapasitet.Sammenlignbare litiumsystemer koster derimot 1700 dollar per kilowattime. Spredningen mellom de billigste og dyreste systemene er imidlertid betydelig høyere enn for blysystemer. For eksempel er litiumbatterier med 5 kWh også tilgjengelig for så lite som 1200 dollar per kWh.Til tross for de generelt høyere innkjøpskostnadene er imidlertid kostnaden for et litium-ion-solcellebatterisystem per lagret kilowattime gunstigere beregnet over hele levetiden, siden litium-ion-batterier gir strøm lenger enn bly-syre-batterier, som har skal skiftes ut etter en viss tid.Når man kjøper et lagringssystem for boligbatterier, må man derfor ikke la seg skremme av høyere innkjøpskostnader, men må alltid relatere den økonomiske effektiviteten til et litiumionbatteri til hele levetiden og antall lagrede kilowattimer.Følgende formler kan brukes til å beregne alle nøkkeltall for et litiumionbatterilagringssystem for PV-systemer:1) Nominell kapasitet * ladesykluser = Teoretisk lagringskapasitet.2) Teoretisk lagringskapasitet * Effektivitet * Utladningsdybde = Brukbar lagringskapasitet3) Innkjøpskostnad / Utnyttbar lagringskapasitet = Kostnad per lagret kWh

BSLBATT: Produsent av litium-ion solcellebatterierDet er for tiden mange produsenter og leverandører av litium-ion-batterier.BSLBATT litium-ion solcellebatterierbruk A-klasse LiFePo4-celler fra BYD, Nintec og CATL, kombinere dem og gi dem et ladekontrollsystem (batteristyringssystem) tilpasset solcellestrømlagring for å sikre riktig og problemfri drift av hver enkelt lagringscelle som samt hele systemet.