Агонія вибору свинцю або літію; Блог IBC SOLAR
У багатьох розмовах із клієнтами питання про різницю між літій-іонним та свинцево-гелевим акумулятором виникає знову і знову. Перш за все, клієнт бачить різницю в ціні та вазі. Але як працюють два типи акумуляторів? Чому одне триває довше іншого? Чому один важить більше іншого? Усі ці питання розглядаються нижче більш докладно для тих, хто цікавиться технологіями.
Свинцево-гелевий акумулятор
Свинцевий акумулятор складається з кислотостійкого корпусу та двох свинцевих пластин, які служать позитивним або негативним електродом. Крім того, є заповнення 38-відсоткової сірчаної кислоти (H2SO4) як електроліту. У свинцево-гелевих акумуляторах, таких як ті, що використовуються в IBC SolStore Pb Home, сірчана кислота зв’язується додаванням діоксиду кремнію, а батарея блокується. Це означає, що він майже повністю не потребує технічного обслуговування, оскільки додавання води більше не є необхідним або можливим.
У розрядженому або нейтральному стані шар сульфату свинцю (II) (PbSO4) осідає на обох електродних групах. При заряді позитивні електроди виготовляються із свинцевого (IV) оксиду (PbO2), негативно поляризовані електроди виготовляються з тонко розподіленого пористого свинцю, також відомого як свинцева губка.
Хімічна реакція в процесі зарядки та розрядки дозволяє зберігати або виділяти електричну енергію.
Літій-іонний акумулятор
У літій-іонних батареях на негативному електроді є атоми літію, а на позитивному - іони перехідних металів. Електрична енергія зберігається в тому, що літій в іонізованій формі рухається вперед-назад через електроліт між двома електродами. Звідси походить назва літій-іонної батареї. На відміну від мігруючих іонів літію, іони перехідних металів (на малюнку 3: кобальт) нерухомі.
При розряді атоми літію на негативному електроді віддають електрон, який надходить на позитивний електрод через зовнішній контур. У той же час однакова кількість іонів літію мігрує через електроліт від негативного до позитивного електрода (рис. 3). На позитивному електроді, проте, іони літію знову не сприймають електрон, а іони перехідних металів, які там присутні і сильно іонізовані в зарядженому стані, а отже, досить “голодні до електронів”. Залежно від типу батареї, це можуть бути кобальт, нікель, марганець, іони заліза тощо.
Зображення 2: Розрядка літій-іонного акумулятора
Джерело: Akkumulatorenfabrik MOLL Рис. 3: Зарядка літій-іонної батареї
Джерело: завод акумуляторів MOLL
Хімічна реакція в процесі зарядки та розрядки дозволяє зберігати або виділяти електричну енергію.
Літій-іонні акумулятори доступні з різних матеріалів:
тривалість життя
Високоякісні свинцеві акумулятори, що використовуються в системах накопичення сонячної енергії, можуть завдяки регулярному технічному обслуговуванню та добре контрольованому заряджанню та розряду досягти дуже тривалого терміну служби приблизно 10 років, перш ніж відбудеться значне зниження продуктивності. Старіння, а отже, і знос свинцевої батареї, в першу чергу, обумовлено внутрішньою корозією електродів. Крім того, завжди є тонкі короткі замикання. Сульфатування свинцю також призводить до з’єднання кристалів PbSO4, утворюючи все більші сполуки. Однак протидіяти сульфату можна, використовуючи правильні стратегії зарядки та розрядки. Ось чому для сонячних накопичувальних систем важливо, щоб контролер заряду та акумулятори були оптимально скоординовані як цілісна система.
У сучасних літій-іонних акумуляторів термін служби визначає, як довго можна використовувати батарею. Це залежить від типу та якості акумулятора, температури та типу використання - зокрема, від ходу заряду (розряду), напруги в кінці заряду та сили струму заряду та розряду. Як і у випадку зі свинцево-гелевими акумуляторами, правильна система управління акумуляторами також дуже важлива для літій-іонних батарей, щоб досягти бажаного терміну служби. Вже існують комірки для спеціальних застосувань, які втрачають лише дуже незначну частину своєї ємності та продуктивності навіть після декількох років використання та кількох 10000 циклів заряду та розряду.
Щільність енергії свинцево-кислотних акумуляторів становить близько 30 Вт/кг. З іншого боку, щільність енергії літій-іонних батарей становить від 95 до 190 Вт/кг, тобто в 3-6 разів більше, ніж у звичайних свинцево-кислотних акумуляторів. Це означає, що літій-іонні акумулятори значно легші за свинцево-кислотні акумулятори однакової ємності.
Для практичного порівняння: 4 батареї IBC SolStore Pb загальною номінальною ємністю 8 кВт-год важать 300 кілограмів, а корпус - 350 кілограмів. Блок акумуляторів (акумулятор, управління батареєю та корпус) IBC SolStore Li (номінальна потужність 5 кВт-год) важить 122 кг.
Кожен клієнт вирішує, який акумулятор використовувати. З одного боку, є класичний свинцево-гелевий акумулятор, який зарекомендував себе протягом десятиліть і, безумовно, буде формувати імідж ринку акумуляторів протягом наступних кількох років. З іншого боку, є нова літій-іонна батарея, яка використовує різні електродні матеріали, щоб споживач коливався з точки зору надійності та правил щодо небезпечних вантажів, а також велика кількість інформації про нову технологію, але яка вже привертає ентузіастів технологій на свій бік.
Підводячи підсумок, можна сказати, що обидві технології акумуляторів дуже добре підходять для максимального використання енергії, що генерується з вашої власної фотоелектричної системи, і для сприяння необхідності незалежності щодо закупівлі електроенергії у споживача.