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鋰離子電池的技術、優點和成本

鋰離子電池如何運作?與鉛酸電池相比有什麼優勢?鋰離子電池儲存何時能帶來回報?A 鋰離子電池(簡稱:鋰離子電池或鋰離子電池)是基於所有三相鋰化合物、負極、正極以及電解質中的鋰化合物的蓄電池的總稱,即電化學電池。與其他類型的電池相比,鋰離子電池具有較高的比能量,但在大多數應用中需要電子保護電路,因為它們對深度放電和過度充電都會產生不利的反應。鋰離子太陽能電池由光伏系統發出的電力充電,並根據需要再次放電。長期以來,鉛電池被認為是實現這一目的的理想太陽能解決方案。然而,基於鋰離子的電池具有決定性的優勢,儘管購買仍然會產生額外的成本,但可以透過有針對性的使用來收回。鋰離子電池的技術結構與儲能行為鋰離子電池的整體結構與鉛酸電池沒有根本區別。只是電荷載體不同:當電池充電時,鋰離子從電池的正極「遷移」到負極,並保持「儲存」在那裡,直到電池再次放電。通常採用高品質石墨導體作為電極。然而,也有鐵導體或鈷導體的變體。根據所使用的導體,鋰離子電池將具有不同的電壓。鋰離子電池中的電解質本身必須不含水,因為鋰和水會引發劇烈反應。與鉛酸電池的前輩相比,現代鋰離子電池(幾乎)沒有記憶效應或自放電,並且鋰離子電池可以長時間保持全部電量。鋰離子動力蓄電池通常由化學元素錳、鎳和鈷組成。鈷(化學術語:鈷)是一種稀有元素,因此使得鋰蓄電池的生產成本更高。此外,鈷對環境有害。因此,人們致力於生產不含鈷的鋰離子高壓電池正極材料。鋰離子電池相對於鉛酸電池的優勢現代鋰離子電池的使用帶來了許多簡單鉛酸電池無法提供的優勢。一方面,它們的使用壽命比鉛酸電池長得多。鋰離子電池能夠儲存太陽能近20年的時間。充電循環次數和放電深度也比鉛電池高很多倍。由於生產時使用的材料不同,鋰離子電池也比鉛電池輕得多,也更緊湊。因此,它們在安裝過程中佔用的空間更少。鋰離子電池在自放電方面也具有更好的儲存性能。此外,我們不能忘記環境方面:因為鉛電池由於使用了鉛,在生產過程中並不是特別環保。鋰離子電池技術關鍵數據另一方面,還必須一提的是,由於鉛電池的使用週期較長,因此比仍然非常新的鋰離子電池進行更有意義的長期研究,因此其使用和相關成本也可以更好、更可靠地進行計算。此外,現代鉛電池的安全系統在某種程度上甚至比鋰離子電池更好。原則上,對鋰離子電池危險缺陷的擔憂也並非沒有根據:例如,陽極上可能會形成枝晶,即尖狀鋰沉積物。這些隨後觸發短路並最終導致熱失控(一種具有強烈的自加速熱量產生的放熱反應)的可能性在包含低質量電池組件的鋰電池中尤其明顯。在最壞的情況下,該故障傳播到相鄰電池可能會導致連鎖反應並導致電池起火。但隨著越來越多的客戶使用鋰離子電池作為太陽能電池,生產量較大的廠商的學習效應也導致鋰離子電池的儲存性能和運行安全性進一步技術提升,成本進一步降低。目前鋰離子電池的技術發展現況可以概括為以下幾個技術關鍵數字:

鋰離子電池技術規格
應用領域 家庭儲能、電信、UPS、微電網
應用領域 最大光伏自耗、削峰填谷、峰谷模式、離網
效率 90% 至 95%
儲存容量 1kW至數MW
能量密度 100至200瓦時/公斤
放電時間 1小時至數天
自放電率 每年約 5%
週期時間 3000 至 10000(80% 放電時)
投資成本 1,000 至 1,500 每度電

鋰離子太陽能電池的儲存容量和成本鋰離子太陽能電池的成本一般高於鉛酸電池。例如,鉛蓄電池的容量為5度目前標稱容量每千瓦時的平均成本為 800 美元。另一方面,類似的鋰系統每千瓦時成本為 1,700 美元。然而,最便宜和最昂貴的系統之間的差距明顯高於領先系統。例如,5 kWh 的鋰電池價格也低至 1,200 美元/kWh。儘管購買成本普遍較高,但鋰離子太陽能電池系統每儲存千瓦時的成本在整個使用壽命內計算更為有利,因為鋰離子電池的供電時間比鉛酸電池更長,鉛酸電池一定時間後要更換。因此,在購買戶用電池儲存系統時,千萬不要被較高的購買成本嚇倒,而必須始終將鋰離子電池的經濟效率與整個使用壽命和儲存的千瓦時數聯繫起來。以下公式可用於計算光伏系統鋰離子電池儲存系統的所有關鍵數據:1) 標稱容量*充電次數=理論儲存容量。2)理論蓄水量*效率*放電深度=可用蓄水量3)購買成本/可用儲存容量=每儲存kWh的成本

基於每千瓦時儲存成本比較鉛離子電池和鋰離子電池的範例計算
鉛酸電池 鋰離子電池
標稱容量 5度 5度
循環壽命 3300 5800
理論儲存容量 16.500 千瓦時 29.000 千瓦時
效率 82% 95%
放電深度 65% 90%
可用儲存容量 8.795千瓦時 24.795千瓦時
購置成本 4.000 美元 8,500 美元
每度電的儲存成本 $0.45/kWh $0.34 美元/kWh

BSLBATT:鋰離子太陽能電池製造商目前有許多鋰離子電池製造商和供應商。BSLBATT鋰離子太陽能電池採用比亞迪、寧德科技、寧德時代A級磷酸鐵鋰電芯進行組合,並為其提供適應光伏發電的充電控制系統(電池管理系統),保證每個單體電芯的正常、無故障運行以及整個系統。


發佈時間:2024年5月8日