Tecnología, ventajas y costos de baterías de iones de litio.

Número Navegar:0     Autor:Editor del Sitio     publicar Tiempo: 2021-12-22      Origen:motorizado

¿Cómo funciona una batería de iones de litio? ¿Qué ventajas tiene sobre una batería de plomo-ácido? ¿Cuándo paga un almacenamiento de batería de iones de litio?


Abatería de iones de litio(Corto: la batería de litio o la batería de ión de litio) es el término genérico para los acumuladores basados ​​en compuestos de litio en las tres fases, en el electrodo negativo, en el electrodo positivo, así como en el electrolito, la célula electroquímica. La batería de iones de litio tiene una alta energía específica en comparación con otros tipos de baterías, pero requieren circuitos de protección electrónica en la mayoría de las aplicaciones, ya que reaccionan adversamente a la descarga profunda y de sobrecargo.


Las baterías solares de iones de litio se cargan con electricidad desde el sistema fotovoltaico y se descargan nuevamente según sea necesario. Durante mucho tiempo, las baterías de plomo se consideraron la solución de energía solar ideal para este propósito. Sin embargo, según las baterías de iones de litio tienen ventajas decisivas, aunque la compra aún está asociada con costos adicionales, que, sin embargo, se recuperan a través del uso objetivo.


Estructura técnica y comportamiento de almacenamiento de energía de baterías de iones de litio.


Las baterías de iones de litio no difieren fundamentalmente de las baterías de plomo-ácido en su estructura general. Solo el portador de carga es diferente: cuando la batería está cargada, los iones de litio \"migran \" del electrodo positivo al electrodo negativo de la batería y permanecen \"almacenados\" allí hasta que la batería se descargue nuevamente. Los conductores de grafito de alta calidad se usan generalmente como electrodos. Sin embargo, también hay variantes con conductores de hierro o conductores de cobalto.


Dependiendo de los conductores utilizados, las baterías de iones de litio tendrán diferentes voltajes. El propio electrolito debe estar libre de agua en una batería de iones de litio, ya que el litio y el agua desencadenan una reacción violenta. En contraste con sus antecesores de ácido de plomo, las baterías modernas de iones de litio tienen (casi) sin efectos de memoria ni descargas automáticas, y las baterías de iones de litio conservan su potencia completa durante mucho tiempo.


Las baterías de almacenamiento de energía de iones de litio generalmente consisten en los elementos químicos, manganeso, níquel y cobalto. Cobalt (término químico: cobalto) es un elemento raro y, por lo tanto, hace que la producción de baterías de almacenamiento de LI sea más caro. Además, el cobalto es perjudicial para el medio ambiente. Por lo tanto, hay múltiples esfuerzos de investigación para producir el material del cátodo para las baterías de alta tensión de iones de litio sin cobalto.


Ventajas de las baterías de iones de litio sobre las baterías de plomo-ácido


El uso de las baterías modernas de iones de litio trae consigo una serie de ventajas que las baterías simples de plomo-ácido no pueden cumplir.


Por un lado, tienen una vida útil mucho más larga que las baterías de plomo-ácido. Una batería de iones de litio es capaz de almacenar energía solar durante un período de casi 20 años.


El número de ciclos de carga y la profundidad de descarga también es muchas veces mayor que con las baterías de plomo.


Debido a los diferentes materiales utilizados en la producción, las baterías de iones de litio también son mucho más livianas que las baterías de plomo y más compactas. Por lo tanto, ocupan menos espacio durante la instalación.


Las baterías de iones de litio también tienen mejores propiedades de almacenamiento en términos de autodescarga.


Además, no debe olvidar el aspecto ambiental: porque las baterías de plomo no son particularmente respetuosas con el medio ambiente en su producción debido al cable utilizado.


Figuras clave técnicas de baterías de iones de litio


Por otro lado, también debe mencionarse que, debido al largo período de uso de las baterías de plomo, hay estudios mucho más significativos a largo plazo que para las baterías de iones de litio aún muy nuevas, de modo que su uso y sus costos asociados También se puede calcular mejor y más confiable. Además, el sistema de seguridad de las baterías de plomo modernas es en parte incluso mejor que la de las baterías de iones de litio.


En principio, la preocupación por defectos peligrosos en las células de iones de Li tampoco es infundada: por ejemplo, las dendritas, es decir, los depósitos de litio puntiagudos, pueden formarse en el ánodo. La probabilidad de que esto luego desencadenan cortocircuitos, y por lo tanto, en última instancia, también cause un fugitivo térmico (una reacción exotérmica con una generación de calor fuerte y autoacelerante), se da particularmente en las células de litio que contienen componentes celulares de baja calidad. En el peor de los casos, la propagación de esta falla a las células vecinas puede llevar a una reacción en cadena y un incendio en la batería.


Sin embargo, a medida que más y más clientes utilizan baterías de iones de litio como baterías solares, los efectos de aprendizaje de los fabricantes con grandes cantidades de producción también conducen a nuevas mejoras técnicas del rendimiento de almacenamiento y mayor seguridad operativa de las baterías de iones de litio y también reducciones de costos adicionales . El estado de desarrollo técnico actual de las baterías de iones de litio se puede resumir en las siguientes cifras clave técnicas:


Especificaciones técnicas de la batería de iones de litio
AplicacionesAlmacenamiento de energía en el hogar, Telecom, UPS, Microgrid
Áreas de aplicaciónMáximo autoconsumo de PV, cambio de carga máxima, modo de valle máximo, sin cuadrícula
Eficiencia90% al 95%
Capacidad de almacenamiento1 kW a varios MW
Densidad de energia100 a 200 WH / kg
Tiempo de alta1 hora a varios dias
Tasa de auto-descarga~ 5% por año
Tiempo de ciclos3000 a 10000 (al 80% de descarga)
Costo de inversión1,000 a 1,500 por kWh


Capacidad de almacenamiento y costos de baterías solares de iones de litio.


El costo de una batería solar de iones de litio es generalmente más alta que la de una batería de plomo-ácido. Por ejemplo, plomo baterías con una capacidad de5 kWhActualmente cuesta un promedio de 800 dólares por kilovatio de hora de capacidad nominal.


Los sistemas de litio comparables, por otro lado, cuestan 1,700 dólares por kilovatio. Sin embargo, la propagación entre los sistemas más baratos y costosos es significativamente más alta que para los sistemas de plomo. Por ejemplo, las baterías de litio con 5 kWh también están disponibles por tan solo 1,200 dólares por kWh.


Sin embargo, a pesar de los costos de compra generalmente más altos, el costo de un sistema de batería solar de iones de litio por kilovatio almacenado es más favorable calculado en toda la vida útil de la vida, ya que las baterías de iones de litio proporcionan energía por más tiempo que las baterías de plomo-ácido, que tienen para ser reemplazado después de un cierto período de tiempo.


Por lo tanto, al comprar un sistema de almacenamiento de baterías residenciales, uno no debe asustarse por los costos de compra más altos, pero siempre debe relacionar la eficiencia económica de una batería de iones de litio a toda la vida útil y el número de horas de kilovatios almacenados.


Las siguientes fórmulas se pueden usar para calcular todas las figuras clave de un sistema de almacenamiento de baterías de iones de litio para sistemas PV:


1) Capacidad nominal * Ciclos de carga = capacidad de almacenamiento teórico.


2) Capacidad teórica de almacenamiento * Eficiencia * Profundidad de descarga = Capacidad de almacenamiento utilizable


3) Coste de compra / capacidad de almacenamiento utilizable = Costo por kWh almacenado


Cálculo de ejemplo que comparó las baterías de plomo y litio en función del costo por kWh almacenado

Baterías de plomo ácidoBatería de iones de litio
Capacidad nominal
5 kWh5 kWh
Ciclo de vida33005800
Capacidad teórica de almacenamiento16.500 kWh29.000 kWh
Eficiencia82%95%
Profundidad de la descargasesenta y cinco%90%
Capacidad de almacenamiento utilizable8.795 kWh24.795 kWh
Costo de adquisición4.000 dólares8.500 dólares
Costos de almacenamiento por kWh$ 0,45 / kWh$ 0,34 / kwh


Blslbatt: fabricante de baterías solares de iones de litio


Actualmente hay muchos fabricantes y proveedores de baterías de iones de litio.Baterías solares de iones de litio BlslbattUse células LIFEPO4 A-GRADE de BYD, NINTEC y CATL, combinelos y proporcionen un sistema de control de carga (sistema de gestión de la batería) adaptado al almacenamiento de energía fotovoltaica para garantizar el funcionamiento adecuado y sin problemas de cada celda de almacenamiento individual como así como todo el sistema.