Lithium hvad? Kend dine lithium-ion batteriteknologier

Solens verden er fuld af fordele, som energilagringssystemer kan give for solcelleejere.

Alene i Tyskland er der indtil videre i år installeret mere end 4.000 systemer takket være finansieringen af ​​solcelleopbevaringssystemer. I Australien har vi ikke mekanismer på plads til at understøtte solcelleopbevaringssystemer (endnu), men salget stiger langsomt, priserne falder og produktsortimentet udvides.

Nioghalvfems procent af solopbevaringstilbud rundt om i verden bruger lithium-ion-batterier, det mest moderne og bedste batteri. Dette er en ny anvendelse af teknologien, men en, der er godt forstået, efter at have været brugt i mobiltelefoner og bærbare computere i næsten et årti. Elbiler og motorcykler gør også udstrakt brug af lithium-ion-batterier, hvilket fører til massive stigninger i produktionskapacitet og forskning og udvikling

Men fremskridt bringer også lektioner og nye kombinationer af kemi, så vi tænkte, at vi ville prøve at afmystificere og udrede lithiumhistorien lidt.

Lithium-ion-batterier tilhører en familie af opbevaringsprodukter med forskellige kemiske egenskaber. Da vi undersøgte det, fandt vi en liste med næsten tredive forskellige kombinationer, hver med forskellige styrker og svagheder.

De har en lignende struktur som traditionelle bly-syre batterier, med positive og negative elektroder (plader) omgivet af en elektrolyt. I et bly-syre batteri er elektroderne lavet af bly (med en blanding af andre metaller og grundstoffer) og elektrolytten er svovlsyre. I lithium-ion-batterier er elektroderne normalt lavet af kulstof eller grafit med en blanding af forskellige grundstoffer. Elektrolytten er lithiumsalt i et organisk opløsningsmiddel.

Alle batterier varierer i kemisk sammensætning for at passe til forskellige behov eller anvendelser, og dette er ikke tilfældet med lithium-ion-batterier. For at starte en stor motor skal du bruge et batteri, der meget hurtigt kan levere en masse energi til at køre en starter under tung belastning. For at eje en bolig har du brug for en mindre mængde energi over længere tid. Til elbiler har du brug for lidt af begge dele.

Konklusionen er, at lithium-ion-batterier er mindre, lettere og lagrer mere energi end bly-syre-batterier, hvorfor de bliver stadig mere populære. Deres løfte er enormt, selvom der stadig er en prispræmie.

Bly-syre-batterier indeholder bly og syre og er tunge; men de er billige og nemme at forstå. På grund af materialernes giftighed og de eksplosive gasser, de afgiver, kan de være ekstremt farlige. Lithium-ion-batterier er generelt ikke så giftige, men nogle kemikalier kan brænde og udgøre forskellige risici.

Der er også forskellige måder at pakke og fremstille lithium-ion-batterier på. Men en af ​​de væsentligste forskelle fra bly-syre batterier er, at de er forseglede og ikke indeholder flydende elektrolyt. De er generelt pakket som en cylinder (som et D-celle batteri), men i stigende grad i en pose (der ligner en højteknologisk sandwichpose).

Uden at gå ind i en længere analyse af fordele og ulemper ved forskellige kemier og designs, kan du sammenligne dem pænt og nemt ved hjælp af de følgende diagrammer, der sammenligner de fem mest almindeligt anvendte lithium-ion batterityper i dag.

Disse diagrammer sammenligner følgende attributter:

• Specifik energi: energien pr. masseenhed
• Specifik effekt: effekt pr. masseenhed
• Sikkerhed; den relative fare ved et kemikalie
• Omkostninger er de relative omkostninger for et kemikalie
• Levetid; den relative levetid under kontrollerede forhold
• Ydeevne: kemiens evne til at fungere under forskellige forhold

Tag et kig, og du vil se, at forskellige kemikalier har forskellige fordele og ulemper til forskellige formål. En af de største brugere af lithium-ion-batterier på verdensplan er den amerikanske elbilproducent Tesla. Deres Chief Technology Officer blev for nylig interviewet om en ny fabrik, de er ved at bygge. Det forventes at fordoble den globale produktionskapacitet og reducere omkostningerne for både bilindustrien og andre applikationer såsom solar backup. Om lithiumteknologi sagde han, at “lithium-ion batteriteknologi vil dominere i fem, måske 10 år”; et stærkt tegn på, at det faktisk er den førende teknologi.

Så når du ser på lithium-ion-batterier, så husk, at der er mange typer, og deres levetid og ydeevne afhænger af kemien. Det er vigtigt at sikre, at du har den rigtige type til den rigtige applikation for at få det fulde udbytte af dette fantastiske nye opbevaringsprodukt.