Ako funguje lítium-iónová batéria?Aké výhody má oproti olovenej batérii?Kedy sa oplatí skladovanie lítium-iónových batérií?A lítium-iónová batéria(skrátene: lítium-iónová batéria alebo lítium-iónová batéria) je všeobecný názov pre akumulátory na báze zlúčenín lítia vo všetkých troch fázach, v zápornej elektróde, v kladnej elektróde, ako aj v elektrolyte, elektrochemickom článku.Lítium-iónové batérie majú v porovnaní s inými typmi batérií vysokú špecifickú energiu, ale vo väčšine aplikácií vyžadujú elektronické ochranné obvody, pretože nepriaznivo reagujú na hlboké vybitie aj prebitie.Lítium-iónové solárne batérie sa nabíjajú elektrinou z fotovoltaického systému a podľa potreby sa opäť vybíjajú.Po dlhú dobu boli olovené batérie považované za ideálne riešenie solárnej energie na tento účel.Batérie na báze lítium-iónových batérií však majú rozhodujúce výhody, aj keď s kúpou sú stále spojené dodatočné náklady, ktoré sa však cieleným používaním vracajú.Technická štruktúra a skladovanie energie lítium-iónových batériíLítium-iónové batérie sa svojou všeobecnou štruktúrou zásadne nelíšia od olovených batérií.Rozdielny je len nosič náboja: Keď je batéria nabitá, lítiové ióny „migrujú“ z kladnej elektródy na zápornú elektródu batérie a zostávajú tam „uložené“, kým sa batéria opäť nevybije.Ako elektródy sa zvyčajne používajú vysokokvalitné grafitové vodiče.Existujú však aj varianty so železnými vodičmi alebo kobaltovými vodičmi.V závislosti od použitých vodičov budú mať lítium-iónové batérie rôzne napätia.Samotný elektrolyt v lítium-iónovej batérii musí byť bez vody, pretože lítium a voda spúšťajú prudkú reakciu.Moderné lítium-iónové batérie na rozdiel od svojich olovených predchodcov nemajú (takmer) žiadne pamäťové efekty ani samovybíjanie a lítium-iónové batérie si dlho zachovávajú svoj plný výkon.Lítium-iónové akumulátory zvyčajne pozostávajú z chemických prvkov mangán, nikel a kobalt.Kobalt (chemický výraz: kobalt) je vzácny prvok a preto predražuje výrobu Li akumulátorov.Okrem toho je kobalt škodlivý pre životné prostredie.Preto existuje viacero výskumných snáh na výrobu katódového materiálu pre lítium-iónové vysokonapäťové batérie bez kobaltu.Výhody lítium-iónových batérií oproti oloveným batériám◎Použitie moderných lítium-iónových batérií so sebou prináša množstvo výhod, ktoré jednoduché olovené batérie nedokážu poskytnúť.◎Jednak majú oveľa dlhšiu životnosť ako olovené batérie.Lítium-iónová batéria je schopná akumulovať slnečnú energiu po dobu takmer 20 rokov.◎Počet nabíjacích cyklov a hĺbka vybitia je tiež mnohonásobne väčšia ako u olovených batérií.◎Vďaka rôznym materiálom použitým pri výrobe sú lítium-iónové batérie tiež oveľa ľahšie ako olovené batérie a sú kompaktnejšie.Pri inštalácii preto zaberajú menej miesta.◎Lítium-iónové batérie majú tiež lepšie akumulačné vlastnosti z hľadiska samovybíjania.◎Okrem toho netreba zabúdať na ekologický aspekt: Pretože olovené batérie nie sú pri ich výrobe zvlášť šetrné k životnému prostrediu kvôli použitému olovu.Technické kľúčové údaje lítium-iónových batériíNa druhej strane je potrebné spomenúť aj to, že vzhľadom na dlhé obdobie používania olovených batérií existujú oveľa zmysluplnejšie dlhodobé štúdie ako v prípade stále úplne nových lítium-iónových batérií, takže ich používanie a súvisiace náklady dá sa aj lepšie a spoľahlivejšie vypočítať.Navyše, bezpečnostný systém moderných olovených batérií je čiastočne ešte lepší ako u lítium-iónových batérií.V zásade nie je opodstatnená ani obava z nebezpečných defektov lítium-iónových článkov: na anóde sa môžu vytvárať napríklad dendrity, teda špicaté usadeniny lítia.Pravdepodobnosť, že tieto potom spustia skraty, a teda v konečnom dôsledku spôsobia aj tepelný únik (exotermická reakcia so silným, samourýchľujúcim sa vývinom tepla), je daná najmä pri lítiových článkoch, ktoré obsahujú nekvalitné články článkov.V najhoršom prípade môže šírenie tejto poruchy na susedné články viesť k reťazovej reakcii a požiaru batérie.Keďže však stále viac zákazníkov používa lítium-iónové batérie ako solárne batérie, učiaci sa efekt výrobcov s väčšími výrobnými množstvami vedie aj k ďalším technickým zlepšeniam skladovacieho výkonu a vyššej prevádzkovej bezpečnosti lítium-iónových batérií a tiež k ďalšiemu znižovaniu nákladov. .Aktuálny stav technického vývoja lítium-iónových batérií možno zhrnúť do nasledujúcich technických kľúčových údajov:
| Aplikácie | Domáce skladovanie energie, Telecom, UPS, Microgrid |
|---|---|
| Oblasti použitia | Maximálna vlastná spotreba PV, Posun maximálneho zaťaženia, Režim Peak Valley, Off-grid |
| Efektívnosť | 90 % až 95 % |
| Úložná kapacita | 1 kW až niekoľko MW |
| Hustota energie | 100 až 200 Wh/kg |
| Čas vybíjania | 1 hodinu až niekoľko dní |
| Rýchlosť samovybíjania | ~ 5 % ročne |
| Čas cyklov | 3000 až 10000 (pri 80% vybití) |
| Investičné náklady | 1 000 až 1 500 za kWh |
Skladovacia kapacita a náklady na lítium-iónové solárne batérieCena lítium-iónovej solárnej batérie je vo všeobecnosti vyššia ako cena olovenej batérie.Napríklad olovené batérie s kapacitou o5 kWhv súčasnosti stojí v priemere 800 dolárov za kilowatthodinu nominálnej kapacity.Porovnateľné lítiové systémy na druhej strane stoja 1 700 dolárov za kilowatthodinu.Rozpätie medzi najlacnejšími a najdrahšími systémami je však výrazne vyššie ako pri olovených systémoch.Napríklad lítiové batérie s 5 kWh sú dostupné už za 1 200 dolárov za kWh.Napriek všeobecne vyšším obstarávacím nákladom sú však náklady na lítium-iónový solárny batériový systém na uloženú kilowatthodinu priaznivejšie prepočítané počas celej životnosti, pretože lítium-iónové batérie poskytujú energiu dlhšie ako olovené batérie, ktoré majú po určitom čase vymeniť.Pri kúpe rezidenčného batériového úložného systému sa preto netreba zľaknúť vyšších obstarávacích nákladov, ale vždy treba ekonomickú efektivitu lítium-iónovej batérie vztiahnuť na celú životnosť a počet uskladnených kilowatthodín.Na výpočet všetkých kľúčových hodnôt lítium-iónového akumulátorového systému pre FV systémy možno použiť nasledujúce vzorce:1) Nominálna kapacita * nabíjacie cykly = Teoretická skladovacia kapacita.2) Teoretická skladovacia kapacita * Účinnosť * Hĺbka vybitia = Využiteľná skladovacia kapacita3) Nákupná cena / využiteľná skladovacia kapacita = cena za uskladnenú kWh
| Olovené batérie | Lítium-iónová batéria | |
| Nominálna kapacita | 5 kWh | 5 kWh |
| Životnosť cyklu | 3300 | 5800 |
| Teoretická kapacita úložiska | 16 500 kWh | 29 000 kWh |
| Efektívnosť | 82 % | 95 % |
| Hĺbka vybitia | 65 % | 90 % |
| Využiteľná úložná kapacita | 8,795 kWh | 24,795 kWh |
| Obstarávacie náklady | 4 000 dolárov | 8 500 dolárov |
| Náklady na skladovanie za kWh | 0,45 USD / kWh | 0,34 USD/kWh |
BSLBATT: Výrobca lítium-iónových solárnych batériíV súčasnosti existuje veľa výrobcov a dodávateľov lítium-iónových batérií.Lítium-iónové solárne batérie BSLBATTpoužiť články LiFePo4 triedy A od BYD, Nintec a CATL, skombinovať ich a poskytnúť im systém riadenia nabíjania (systém riadenia batérie) prispôsobený na skladovanie fotovoltaickej energie, aby sa zabezpečila správna a bezproblémová prevádzka každého jednotlivého akumulačného článku ako ako aj celý systém.
Čas odoslania: máj-08-2024