Technologia, zalety i koszty akumulatorów litowo-jonowych

Jak działa bateria litowo-jonowa? Jakie ma zalety w porównaniu z akumulatorem kwasowo-ołowiowym? Kiedy opłaca się magazynowanie baterii litowo-jonowej?A akumulator litowo-jonowy(w skrócie: bateria litowo-jonowa lub bateria litowo-jonowa) to ogólne określenie akumulatorów opartych na związkach litu we wszystkich trzech fazach, w elektrodzie ujemnej, w elektrodzie dodatniej, a także w elektrolicie, czyli ogniwie elektrochemicznym. Akumulatory litowo-jonowe mają wysoką energię właściwą w porównaniu do innych typów akumulatorów, ale w większości zastosowań wymagają elektronicznych obwodów ochronnych, ponieważ reagują niekorzystnie zarówno na głębokie rozładowanie, jak i przeładowanie.Baterie słoneczne litowo-jonowe są ładowane energią elektryczną z systemu fotowoltaicznego i ponownie rozładowywane w razie potrzeby. Przez długi czas akumulatory ołowiowe uważano za idealne rozwiązanie w zakresie energii słonecznej do tego celu. Jednak akumulatory oparte na litowo-jonowych mają zdecydowane zalety, chociaż zakup nadal wiąże się z dodatkowymi kosztami, które jednak zwracają się poprzez ukierunkowane użytkowanie.Struktura techniczna i zachowanie akumulatorów litowo-jonowych w zakresie magazynowania energiiBaterie litowo-jonowe swoją ogólną budową nie różnią się zasadniczo od akumulatorów kwasowo-ołowiowych. Różni się tylko nośnik ładunku: podczas ładowania akumulatora jony litu „migrują” z elektrody dodatniej do elektrody ujemnej akumulatora i pozostają tam „przechowywane” aż do ponownego rozładowania akumulatora. Jako elektrody zwykle stosuje się wysokiej jakości przewodniki grafitowe. Istnieją jednak również warianty z przewodnikami żelaznymi lub kobaltowymi.W zależności od zastosowanych przewodów akumulatory litowo-jonowe będą miały różne napięcia. Sam elektrolit w akumulatorze litowo-jonowym musi być pozbawiony wody, ponieważ lit i woda powodują gwałtowną reakcję. W przeciwieństwie do swoich poprzedników kwasowo-ołowiowych, nowoczesne akumulatory litowo-jonowe nie mają (prawie) żadnego efektu pamięci ani samorozładowania, a akumulatory litowo-jonowe długo zachowują pełną moc.Akumulatory litowo-jonowe zwykle składają się z pierwiastków chemicznych: manganu, niklu i kobaltu. Kobalt (termin chemiczny: kobalt) jest pierwiastkiem rzadkim i dlatego powoduje, że produkcja akumulatorów Li jest droższa. Ponadto kobalt jest szkodliwy dla środowiska. Dlatego podejmuje się wiele badań nad produkcją materiału katodowego do akumulatorów litowo-jonowych wysokiego napięcia niezawierających kobaltu.Zalety akumulatorów litowo-jonowych w porównaniu z akumulatorami kwasowo-ołowiowymi◎Zastosowanie nowoczesnych akumulatorów litowo-jonowych niesie ze sobą szereg korzyści, których nie są w stanie zapewnić proste akumulatory kwasowo-ołowiowe.◎Po pierwsze, mają znacznie dłuższą żywotność niż akumulatory kwasowo-ołowiowe. Bateria litowo-jonowa jest w stanie magazynować energię słoneczną przez okres prawie 20 lat.◎Liczba cykli ładowania i głębokość rozładowania jest również wielokrotnie większa niż w przypadku akumulatorów ołowiowych.◎Ze względu na różne materiały użyte do produkcji akumulatory litowo-jonowe są również znacznie lżejsze od akumulatorów ołowiowych i bardziej kompaktowe. Dzięki temu zajmują mniej miejsca podczas montażu.◎Baterie litowo-jonowe mają również lepsze właściwości przechowywania pod względem samorozładowania.◎Ponadto nie można zapominać o aspekcie środowiskowym: ponieważ akumulatory ołowiowe nie są szczególnie przyjazne dla środowiska w swojej produkcji ze względu na zastosowany ołów.Kluczowe dane techniczne dotyczące akumulatorów litowo-jonowychZ drugiej strony należy również wspomnieć, że ze względu na długi okres użytkowania akumulatorów ołowiowych, istnieje znacznie więcej znaczących badań długoterminowych niż w przypadku wciąż bardzo nowych akumulatorów litowo-jonowych, tak aby ich użytkowanie i związane z tym koszty można również obliczyć lepiej i bardziej wiarygodnie. Ponadto system bezpieczeństwa nowoczesnych akumulatorów ołowiowych jest po części nawet lepszy niż akumulatorów litowo-jonowych.W zasadzie obawy związane z niebezpiecznymi defektami ogniw litowo-jonowych również nie są bezpodstawne: na anodzie mogą na przykład tworzyć się dendryty, czyli spiczaste osady litu. Prawdopodobieństwo, że powodują one następnie zwarcia, a tym samym ostatecznie powodują niekontrolowaną reakcję termiczną (reakcję egzotermiczną z silnym, samoprzyspieszającym wytwarzaniem ciepła), jest szczególnie duże w przypadku ogniw litowych zawierających komponenty ogniw o niskiej jakości. W najgorszym przypadku propagacja tego błędu na sąsiednie ogniwa może doprowadzić do reakcji łańcuchowej i pożaru akumulatora.Jednakże w miarę jak coraz więcej klientów wykorzystuje akumulatory litowo-jonowe jako baterie słoneczne, efekty uczenia się producentów o większych wielkościach produkcji prowadzą również do dalszych ulepszeń technicznych w zakresie wydajności magazynowania i większego bezpieczeństwa eksploatacji akumulatorów litowo-jonowych, a także do dalszych redukcji kosztów . Obecny stan rozwoju technicznego akumulatorów litowo-jonowych można podsumować za pomocą następujących kluczowych danych technicznych:

Pojemność magazynowania i koszty litowo-jonowych baterii słonecznychKoszt baterii słonecznej litowo-jonowej jest na ogół wyższy niż baterii kwasowo-ołowiowej. Na przykład akumulatory ołowiowe o pojemności5 kWhobecnie kosztują średnio 800 dolarów za kilowatogodzinę mocy nominalnej.Z drugiej strony porównywalne systemy litowe kosztują 1700 dolarów za kilowatogodzinę. Jednak rozpiętość pomiędzy najtańszymi i najdroższymi systemami jest znacznie większa niż w przypadku systemów ołowiowych. Na przykład akumulatory litowe o pojemności 5 kWh są również dostępne w cenie już od 1200 dolarów za kWh.Jednak pomimo ogólnie wyższych kosztów zakupu, koszt systemu baterii słonecznych litowo-jonowych w przeliczeniu na zmagazynowaną kilowatogodzinę jest korzystniejszy w całym okresie użytkowania, ponieważ akumulatory litowo-jonowe zapewniają energię dłużej niż akumulatory kwasowo-ołowiowe, które mają do wymiany po upływie określonego czasu.Dlatego przy zakupie domowego systemu magazynowania energii nie należy bać się wyższych kosztów zakupu, ale zawsze należy powiązać efektywność ekonomiczną akumulatora litowo-jonowego z całym okresem użytkowania i liczbą przechowywanych kilowatogodzin.Poniższe wzory można wykorzystać do obliczenia wszystkich kluczowych parametrów systemu magazynowania baterii litowo-jonowych w systemach fotowoltaicznych:1) Pojemność nominalna * cykle ładowania = teoretyczna pojemność przechowywania.2) Teoretyczna pojemność przechowywania * Wydajność * Głębokość rozładowania = Użyteczna pojemność przechowywania3) Koszt zakupu / Użyteczna pojemność magazynu = Koszt za zmagazynowaną kWh

BSLBATT: Producent litowo-jonowych baterii słonecznychObecnie istnieje wielu producentów i dostawców akumulatorów litowo-jonowych.Baterie słoneczne litowo-jonowe BSLBATTwykorzystać ogniwa LiFePo4 klasy A firm BYD, Nintec i CATL, połączyć je i wyposażyć w system kontroli ładowania (system zarządzania akumulatorami) przystosowany do magazynowania energii fotowoltaicznej, aby zapewnić prawidłową i bezawaryjną pracę każdego pojedynczego ogniwa, jak jak i cały system.