เทคโนโลยี ข้อดี และราคาของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทำงานอย่างไร? มีข้อดีอะไรบ้างมากกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรด? การจัดเก็บแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะคุ้มค่าเมื่อใดA แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน(คำย่อ: แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนหรือแบตเตอรี่ Li-ion) เป็นคำทั่วไปสำหรับตัวสะสมที่ใช้สารประกอบลิเธียมในทั้งสามเฟส ในอิเล็กโทรดเชิงลบ ในอิเล็กโทรดบวก และในอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งก็คือเซลล์ไฟฟ้าเคมี แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีพลังงานจำเพาะสูงเมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ประเภทอื่นๆ แต่จำเป็นต้องมีวงจรป้องกันอิเล็กทรอนิกส์ในการใช้งานส่วนใหญ่ เนื่องจากแบตเตอรี่จะทำปฏิกิริยาในทางลบต่อทั้งการปล่อยประจุลึกและการชาร์จไฟเกินแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแสงอาทิตย์จะถูกชาร์จด้วยไฟฟ้าจากระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์และคายประจุอีกครั้งตามความจำเป็น เป็นเวลานานแล้วที่แบตเตอรี่ตะกั่วถือเป็นโซลูชันพลังงานแสงอาทิตย์ในอุดมคติสำหรับจุดประสงค์นี้ อย่างไรก็ตามขึ้นอยู่กับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนแม้ว่าการซื้อจะยังคงเกี่ยวข้องกับค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมซึ่งจะได้รับการชดใช้ผ่านการใช้งานตามเป้าหมายโครงสร้างทางเทคนิคและพฤติกรรมการเก็บพลังงานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไม่ได้แตกต่างโดยพื้นฐานจากแบตเตอรี่ตะกั่วกรดในโครงสร้างทั่วไป มีเพียงพาหะประจุเท่านั้นที่แตกต่างกัน: เมื่อชาร์จแบตเตอรี่แล้ว ลิเธียมไอออนจะ "ย้าย" จากขั้วบวกไปยังขั้วลบของแบตเตอรี่และยังคง "เก็บไว้" อยู่ที่นั่นจนกว่าแบตเตอรี่จะหมดอีกครั้ง ตัวนำกราไฟท์คุณภาพสูงมักจะใช้เป็นอิเล็กโทรด อย่างไรก็ตาม ยังมีตัวแปรที่มีตัวนำเหล็กหรือตัวนำโคบอลต์อีกด้วยแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะมีแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับตัวนำที่ใช้ อิเล็กโทรไลต์เองจะต้องไม่มีน้ำในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน เนื่องจากลิเธียมและน้ำทำให้เกิดปฏิกิริยารุนแรง ตรงกันข้ามกับแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดรุ่นก่อน แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสมัยใหม่ (เกือบ) ไม่มีผลกระทบต่อหน่วยความจำหรือการคายประจุเอง และแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนยังคงรักษาพลังงานเต็มไว้ได้เป็นเวลานานแบตเตอรี่เก็บพลังงานลิเธียมไอออนมักประกอบด้วยองค์ประกอบทางเคมี แมงกานีส นิกเกิล และโคบอลต์ โคบอลต์ (คำศัพท์ทางเคมี: โคบอลต์) เป็นองค์ประกอบที่หายาก จึงทำให้การผลิตแบตเตอรี่สำรอง Li มีราคาแพงกว่า นอกจากนี้โคบอลต์ยังเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมอีกด้วย ดังนั้นจึงมีความพยายามวิจัยมากมายในการผลิตวัสดุแคโทดสำหรับแบตเตอรี่ไฟฟ้าแรงสูงลิเธียมไอออนที่ไม่มีโคบอลต์ข้อดีของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมากกว่าแบตเตอรี่กรดตะกั่วการใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสมัยใหม่นำมาซึ่งข้อดีหลายประการที่แบตเตอรี่กรดตะกั่วแบบธรรมดาไม่สามารถให้ได้ประการหนึ่งคือมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรด แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสามารถเก็บพลังงานแสงอาทิตย์ได้เป็นระยะเวลาเกือบ 20 ปีจำนวนรอบการชาร์จและความลึกของการคายประจุยังมากกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วหลายเท่าอีกด้วยเนื่องจากใช้วัสดุที่แตกต่างกันในการผลิต แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจึงมีน้ำหนักเบากว่าแบตเตอรี่ตะกั่วมากและกะทัดรัดกว่ามาก จึงใช้พื้นที่น้อยลงระหว่างการติดตั้งแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนยังมีคุณสมบัติการจัดเก็บที่ดีกว่าในแง่ของการคายประจุเองนอกจากนี้ เราต้องไม่ลืมประเด็นด้านสิ่งแวดล้อม เนื่องจากแบตเตอรี่ตะกั่วไม่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมเป็นพิเศษในการผลิตเนื่องจากตะกั่วที่ใช้ตัวเลขสำคัญทางเทคนิคของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในทางกลับกัน ต้องระบุด้วยว่าเนื่องจากการใช้แบตเตอรี่ตะกั่วเป็นเวลานาน จึงมีการศึกษาระยะยาวที่มีความหมายมากกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ยังใหม่อยู่มาก ดังนั้นการใช้งานและต้นทุนที่เกี่ยวข้อง สามารถคำนวณได้ดีขึ้นและเชื่อถือได้มากขึ้น นอกจากนี้ ระบบความปลอดภัยของแบตเตอรี่ตะกั่วสมัยใหม่ยังมีส่วนที่ดีกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอีกด้วยโดยหลักการแล้ว ความกังวลเกี่ยวกับข้อบกพร่องที่เป็นอันตรายในเซลล์ลิเธียมไอออนนั้นไม่ได้ไม่มีเหตุผลเช่นกัน ตัวอย่างเช่น เดนไดรต์ เช่น การสะสมของลิเธียมปลายแหลมสามารถก่อตัวบนขั้วบวกได้ ความน่าจะเป็นที่สิ่งเหล่านี้จะกระตุ้นให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจร และท้ายที่สุดยังทำให้เกิดความร้อนหนี (ปฏิกิริยาคายความร้อนที่มีการสร้างความร้อนแรงและเร่งตัวเอง) นั้นมีให้โดยเฉพาะในเซลล์ลิเธียมที่มีส่วนประกอบของเซลล์คุณภาพต่ำ ในกรณีที่เลวร้ายที่สุด การแพร่กระจายของความผิดปกตินี้ไปยังเซลล์ข้างเคียงอาจทำให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่และเพลิงไหม้ในแบตเตอรี่ได้อย่างไรก็ตาม เนื่องจากลูกค้าใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเป็นแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์มากขึ้นเรื่อยๆ ผลการเรียนรู้ของผู้ผลิตที่มีปริมาณการผลิตมากขึ้นยังนำไปสู่การปรับปรุงทางเทคนิคเพิ่มเติมของประสิทธิภาพการจัดเก็บและความปลอดภัยในการปฏิบัติงานที่สูงขึ้นของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน และยังช่วยลดต้นทุนอีกด้วย . สถานะการพัฒนาทางเทคนิคในปัจจุบันของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสามารถสรุปได้เป็นตัวเลขสำคัญทางเทคนิคต่อไปนี้:

ความจุและต้นทุนของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนพลังงานแสงอาทิตย์โดยทั่วไปราคาของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนพลังงานแสงอาทิตย์จะสูงกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรด เช่น แบตเตอรี่ตะกั่วที่มีความจุ5 กิโลวัตต์ชั่วโมงปัจจุบันมีราคาเฉลี่ย 800 ดอลลาร์ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมงของกำลังการผลิตที่ระบุในทางกลับกัน ระบบลิเธียมที่เทียบเคียงได้มีราคา 1,700 ดอลลาร์ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง อย่างไรก็ตาม ส่วนต่างระหว่างระบบที่ถูกที่สุดและแพงที่สุดนั้นสูงกว่าระบบลีดอย่างมาก ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ลิเธียมขนาด 5 kWh มีจำหน่ายในราคาเพียง 1,200 ดอลลาร์ต่อ kWhแม้ว่าโดยทั่วไปแล้วต้นทุนการซื้อจะสูงกว่า แต่ต้นทุนของระบบแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนต่อกิโลวัตต์ชั่วโมงที่เก็บไว้นั้นได้รับการคำนวณที่ดีกว่าตลอดอายุการใช้งานทั้งหมด เนื่องจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนให้พลังงานได้นานกว่าแบตเตอรี่ตะกั่วกรดซึ่งมี จะถูกแทนที่หลังจากช่วงระยะเวลาหนึ่งดังนั้นเมื่อซื้อระบบจัดเก็บแบตเตอรี่ที่อยู่อาศัย เราไม่ต้องกลัวกับต้นทุนการซื้อที่สูงขึ้น แต่ต้องเชื่อมโยงประสิทธิภาพเชิงเศรษฐกิจของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนกับอายุการใช้งานทั้งหมดและจำนวนกิโลวัตต์ชั่วโมงที่เก็บไว้เสมอสามารถใช้สูตรต่อไปนี้เพื่อคำนวณตัวเลขหลักทั้งหมดของระบบจัดเก็บแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสำหรับระบบ PV:1) ความจุที่กำหนด * รอบการชาร์จ = ความจุตามทฤษฎี2) ความจุตามทฤษฎี * ประสิทธิภาพ * ความลึกของการปล่อย = ความจุที่ใช้ได้3) ต้นทุนการซื้อ / ความจุที่ใช้ได้ = ต้นทุนต่อกิโลวัตต์ชั่วโมงที่เก็บไว้

BSLBATT: ผู้ผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนพลังงานแสงอาทิตย์ปัจจุบันมีผู้ผลิตและซัพพลายเออร์แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนหลายรายแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนพลังงานแสงอาทิตย์ BSLBATTใช้เซลล์ LiFePo4 เกรด A จาก BYD, Nintec และ CATL รวมเข้าด้วยกัน และจัดให้มีระบบควบคุมการประจุ (ระบบการจัดการแบตเตอรี่) ที่ปรับให้เหมาะกับการจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ เพื่อให้มั่นใจว่าการทำงานที่เหมาะสมและปราศจากปัญหาของเซลล์จัดเก็บข้อมูลแต่ละเซลล์ ตลอดจนระบบทั้งหมด