Teknik, fördelar och kostnader för litiumjonbatterier

Hur fungerar ett litiumjonbatteri? Vilka fördelar har det jämfört med ett blybatteri? När lönar sig lagring av litiumjonbatterier?A litiumjonbatteri(kort: litiumjonbatteri eller Li-jonbatteri) är den generiska termen för ackumulatorer baserade på litiumföreningar i alla tre faserna, i den negativa elektroden, i den positiva elektroden såväl som i elektrolyten, den elektrokemiska cellen. Litiumjonbatterier har hög specifik energi jämfört med andra typer av batterier, men kräver elektroniska skyddskretsar i de flesta applikationer, eftersom de reagerar negativt på både djupurladdning och överladdning.Litiumjon-solbatterier laddas med el från solcellssystemet och laddas ur igen vid behov. Under lång tid ansågs blybatterier vara den idealiska solenergilösningen för detta ändamål. Men baserade på litiumjonbatterier har avgörande fördelar, även om köpet fortfarande är förenat med extra kostnader, som dock erhålls genom riktad användning.Teknisk struktur och energilagringsbeteende hos litiumjonbatterierLitiumjonbatterier skiljer sig inte fundamentalt från blybatterier i sin allmänna struktur. Endast laddningsbäraren är annorlunda: När batteriet laddas "migrerar" litiumjoner från den positiva elektroden till batteriets negativa elektrod och förblir "lagrade" där tills batteriet laddas ur igen. Högkvalitativa grafitledare används vanligtvis som elektroder. Det finns dock även varianter med järnledare eller koboltledare.Beroende på vilka ledare som används kommer litiumjonbatterierna att ha olika spänningar. Själva elektrolyten måste vara vattenfri i ett litiumjonbatteri eftersom litium och vatten utlöser en våldsam reaktion. Till skillnad från sina blysyra-föregångare har moderna litiumjonbatterier (nästan) inga minneseffekter eller självurladdningar, och litiumjonbatterier behåller sin fulla kraft under lång tid.Litiumjonbatterier består vanligtvis av de kemiska grundämnena mangan, nickel och kobolt. Kobolt (kemisk term: kobolt) är ett sällsynt grundämne och gör därför tillverkningen av Li-lagringsbatterier dyrare. Dessutom är kobolt skadligt för miljön. Därför finns det flera forskningsansträngningar för att producera katodmaterialet för litiumjon-högspänningsbatterier utan kobolt.Fördelar med litiumjonbatterier framför blybatterier◎Användningen av moderna litiumjonbatterier för med sig ett antal fördelar som enkla blybatterier inte kan leverera.◎Dels har de en mycket längre livslängd än blybatterier. Ett litiumjonbatteri kan lagra solenergi under en period på nästan 20 år.◎Antalet laddningscykler och urladdningsdjupet är också många gånger större än med blybatterier.◎På grund av de olika materialen som används i produktionen är litiumjonbatterier också mycket lättare än blybatterier och mer kompakta. De tar därför mindre plats under installationen.◎Litiumjonbatterier har också bättre lagringsegenskaper vad gäller självurladdning.◎Dessutom får man inte glömma miljöaspekten: För blybatterier är inte speciellt miljövänliga i sin produktion på grund av det bly som används.Tekniska nyckeltal för litiumjonbatterierÅ andra sidan måste det också nämnas att det på grund av blybatteriernas långa användningstid finns mycket mer meningsfulla långtidsstudier än för de fortfarande mycket nya litiumjonbatterierna, så att deras användning och därmed sammanhängande kostnader kan också beräknas bättre och mer tillförlitligt. Dessutom är säkerhetssystemet för moderna blybatterier delvis ännu bättre än för litiumjonbatterier.I princip är oron för farliga defekter i lijonceller inte heller ogrundad: Till exempel kan dendriter, det vill säga spetsiga litiumavlagringar, bildas på anoden. Sannolikheten att dessa sedan utlöser kortslutningar, och därmed i slutändan också orsakar en termisk runaway (en exoterm reaktion med stark, självaccelererande värmealstring), ges särskilt i litiumceller som innehåller cellkomponenter av låg kvalitet. I värsta fall kan spridning av detta fel till närliggande celler leda till en kedjereaktion och en brand i batteriet.Men eftersom fler och fler kunder använder litiumjonbatterier som solbatterier leder tillverkarnas inlärningseffekter med större produktionskvantiteter också till ytterligare tekniska förbättringar av lagringsprestanda och högre driftsäkerhet för litiumjonbatterier och även ytterligare kostnadsminskningar . Den aktuella tekniska utvecklingsstatusen för Li-ion-batterier kan sammanfattas i följande tekniska nyckeltal:

Lagringskapacitet och kostnader för litiumjon-solbatterierKostnaden för ett litiumjon-solbatteri är i allmänhet högre än för ett blybatteri. Till exempel blybatterier med en kapacitet på5 kWhkostar för närvarande i genomsnitt 800 dollar per kilowattimme av nominell kapacitet.Jämförbara litiumsystem kostar å andra sidan 1 700 dollar per kilowattimme. Spridningen mellan de billigaste och dyraste systemen är dock betydligt högre än för blysystem. Till exempel finns även litiumbatterier med 5 kWh för så lite som 1 200 dollar per kWh.Trots de generellt högre inköpskostnaderna är dock kostnaden för ett litiumjon-solbatterisystem per lagrad kilowattimme mer fördelaktigt räknat över hela livslängden, eftersom litiumjonbatterier ger ström längre än blybatterier, som har ska bytas ut efter en viss tid.När man köper ett batterilagringssystem för bostäder får man därför inte skrämmas av högre inköpskostnader, utan måste alltid relatera den ekonomiska effektiviteten hos ett litiumjonbatteri till hela livslängden och antalet lagrade kilowattimmar.Följande formler kan användas för att beräkna alla nyckeltal för ett lagringssystem för litiumjonbatterier för PV-system:1) Nominell kapacitet * laddningscykler = Teoretisk lagringskapacitet.2) Teoretisk lagringskapacitet * Effektivitet * Urladdningsdjup = Användbar lagringskapacitet3) Inköpskostnad / Användbar lagringskapacitet = Kostnad per lagrad kWh

BSLBATT: Tillverkare av litiumjon-solbatterierDet finns för närvarande många tillverkare och leverantörer av litiumjonbatterier.BSLBATT litiumjon-solbatterieranvänd A-klassade LiFePo4-celler från BYD, Nintec och CATL, kombinera dem och förse dem med ett laddningskontrollsystem (batterihanteringssystem) anpassat till lagring av solceller för att säkerställa korrekt och problemfri drift av varje enskild lagringscell som liksom hela systemet.