Agonia preferată de plumb sau litiu; Blogul IBC SOLAR
În multe conversații cu clienții, problema diferenței dintre o baterie litiu-ion și o baterie plumb-gel apare din nou și din nou. În primul rând, clientul vede diferența de preț și greutate. Dar cum funcționează cele două tipuri de baterii? De ce durează unul mai mult decât celălalt? De ce cântărește unul mai mult decât celălalt? Toate aceste întrebări sunt examinate mai detaliat mai jos pentru cei interesați de tehnologie.
Baterie plumb-gel
Un acumulator de plumb este format dintr-o carcasă rezistentă la acid și două plăci de plumb care servesc drept electrod pozitiv sau negativ. În plus, există o umplutură de 38% acid sulfuric (H2SO4) ca electrolit. În bateriile cu gel de plumb, cum ar fi cele utilizate în IBC SolStore Pb Home, acidul sulfuric este legat prin adăugarea de silice și bateria este blocată. Aceasta înseamnă că nu necesită întreținere aproape complet, deoarece adăugarea de apă nu mai este necesară sau posibilă.
În starea descărcată sau neutră, un strat de sulfat de plumb (II) (PbSO4) este depus pe ambele grupuri de electrozi. Când sunt încărcați, electrozii pozitivi sunt realizați din oxid de plumb (IV) (PbO2), electrozii polarizați negativ sunt din plumb poros fin divizat, cunoscut și sub numele de burete de plumb.
Reacția chimică din timpul procesului de încărcare și descărcare permite stocarea sau eliberarea energiei electrice.
Baterie litiu-ion
În bateriile litiu-ion, există atomi de litiu pe electrodul negativ și ioni metalici de tranziție pe electrodul pozitiv. Energia electrică este stocată pe măsură ce litiul în formă ionizată se mișcă înainte și înapoi prin electrolitul dintre cei doi electrozi. De aici provine numele bateriei litiu-ion. Spre deosebire de ionii de litiu care migrează, ionii metalului de tranziție (în figura 3: cobalt) sunt staționari.
La descărcare, atomii de litiu de pe electrodul negativ degajă un electron care curge către electrodul pozitiv prin circuitul extern. În același timp, același număr de ioni de litiu migrează prin electrolit de la negativ la pozitiv (Fig. 3). Cu toate acestea, la electrodul pozitiv nu ionii de litiu sunt cei care preiau din nou electronul, ci mai degrabă ionii de metal de tranziție care sunt prezenți acolo și sunt foarte ionizați în starea încărcată și, prin urmare, destul de „înfometați de electroni”. În funcție de tipul de baterie, acestea pot fi cobalt, nichel, mangan, ioni de fier și așa mai departe.
Imaginea 2: Descărcarea bateriei litiu-ion
Sursa: Akkumulatorenfabrik MOLL Fig. 3: Încărcarea bateriei litiu-ion
Sursa: fabrica de acumulatori MOLL
Reacția chimică din timpul procesului de încărcare și descărcare permite stocarea sau eliberarea energiei electrice.
Bateriile litiu-ion sunt disponibile în diferite materiale:
durata de viata
Bateriile cu plumb de înaltă calitate care sunt utilizate în sistemele de stocare a energiei solare pot, cu o întreținere regulată și o încărcare și descărcare bine controlate, să atingă o durată de viață foarte lungă de aproximativ 10 ani înainte de a se produce o scădere semnificativă a performanței. Îmbătrânirea și, prin urmare, uzura bateriei de plumb se datorează în primul rând coroziunii interne a electrozilor. În plus, există întotdeauna scurtcircuite fine. Sulfarea plumbului face ca cristalele de PbSO4 să se unească pentru a forma legături din ce în ce mai mari. Cu toate acestea, sulfarea poate fi contracarată prin utilizarea strategiilor potrivite de încărcare și descărcare. De aceea, pentru sistemele solare de stocare este important ca regulatorul de încărcare și bateriile să fie coordonate în mod optim ca un sistem complet.
Cu bateriile litiu-ion actuale, durata de viață a ciclului determină cât timp poate fi utilizată bateria. Acest lucru depinde de tipul și calitatea bateriei, de temperatură și de tipul de utilizare - în special cursa de încărcare (de descărcare), tensiunea la sfârșitul încărcării și puterea curenților de încărcare și descărcare. Ca și în cazul bateriilor cu plumb-gel, sistemul corect de gestionare a bateriei este, de asemenea, foarte important pentru bateriile litiu-ion pentru a atinge durata de viață dorită. Există deja celule pentru aplicații speciale care, chiar și după câțiva ani de utilizare și câteva cicluri de încărcare și descărcare de 10.000, își pierd doar o parte foarte mică din capacitate și performanță.
Densitatea energetică a bateriilor plumb-acid este de aproximativ 30 Wh/kg. Densitatea energetică a bateriilor litiu-ion, pe de altă parte, este cuprinsă între 95 și 190 Wh/kg, ceea ce este un factor de 3 până la 6 mai mare decât cel al unei baterii convenționale cu plumb-acid. Aceasta înseamnă că bateriile litiu-ion sunt semnificativ mai ușoare decât bateriile plumb-acid cu aceeași capacitate.
Într-o comparație practică: Cele 4 baterii ale unui IBC SolStore Pb cu o capacitate nominală totală de 8 kWh cântăresc 300 de kilograme, cu carcasa de 350 de kilograme. Blocul bateriei (baterie, gestionarea bateriei și carcasa) IBC SolStore Li (capacitate nominală 5 kWh) cântărește 122 kg.
Depinde de fiecare client să decidă ce baterie să utilizeze. Pe de o parte, există bateria clasică de plumb-gel care s-a dovedit de-a lungul deceniilor și este sigur că va continua să modeleze imaginea pieței bateriilor în următorii câțiva ani. Pe de altă parte, este noua baterie litiu-ion, care folosește diferite materiale pentru electrozi pentru a face consumatorul să se clatine în ceea ce privește fiabilitatea și reglementările privind bunurile periculoase, precum și bogăția de informații despre o nouă tehnologie, dar care îi aduce deja pe pasionații de tehnologie.
În rezumat, se poate spune că ambele tehnologii ale bateriilor sunt foarte potrivite pentru a maximiza utilizarea energiei auto-generate din propriul sistem PV și pentru a promova nevoia de independență atunci când vine vorba de achiziționarea de energie electrică de la consumator.