Lithium was? Kennen Sie Ihre Lithium-Ionen-Batterietechnologien

Die Solarwelt ist voller Vorteile, die Energiespeichersysteme für Solarbesitzer bieten können.

Allein in Deutschland wurden durch die Förderung von Solarspeichern in diesem Jahr bisher mehr als 4.000 Systeme installiert. In Australien haben wir (noch) keine Mechanismen zur Unterstützung von Solarspeichersystemen, aber die Verkäufe steigen langsam, die Preise sinken und die Produktpalette wird größer.

Neunundneunzig Prozent der Solarspeicherangebote auf der ganzen Welt nutzen Lithium-Ionen-Batterien, die modernste und beste Speicherbatterie. Dabei handelt es sich um eine neue Anwendung der Technologie, die jedoch gut verstanden wird, da sie bereits seit fast einem Jahrzehnt in Mobiltelefonen und Laptops eingesetzt wird. Auch Elektroautos und Motorräder nutzen in großem Umfang Lithium-Ionen-Batterien und treiben den massiven Anstieg der Produktionskapazität sowie der Forschung und Entwicklung voran

Allerdings bringen die Fortschritte auch Lehren und neue Kombinationen der Chemie mit sich, also dachten wir, wir würden versuchen, die Lithium-Geschichte ein wenig zu entmystifizieren und zu entwirren.

Lithium-Ionen-Batterien gehören zu einer Familie von Speicherprodukten mit unterschiedlichen chemischen Eigenschaften. Als wir es recherchierten, fanden wir eine Liste von fast dreißig verschiedenen Kombinationen mit jeweils unterschiedlichen Stärken und Schwächen.

Sie sind ähnlich aufgebaut wie herkömmliche Blei-Säure-Batterien mit positiven und negativen Elektroden (Platten), die von einem Elektrolyten umgeben sind. In einer Blei-Säure-Batterie bestehen die Elektroden aus Blei (mit einer Mischung aus anderen Metallen und Elementen) und der Elektrolyt ist Schwefelsäure. In Lithium-Ionen-Batterien bestehen die Elektroden meist aus Kohlenstoff oder Graphit mit einer Mischung verschiedener Elemente. Der Elektrolyt ist Lithiumsalz in einem organischen Lösungsmittel.

Bei allen Batterien variiert der chemische Aufbau, um unterschiedlichen Anforderungen oder Anwendungen gerecht zu werden, und bei Lithium-Ionen-Batterien ist dies nicht der Fall. Zum Starten eines großen Motors benötigen Sie eine Batterie, die sehr schnell viel Energie liefern kann, um einen Anlasser unter großer Last zu betreiben. Für ein Eigenheim benötigen Sie über einen längeren Zeitraum eine kleinere Energiemenge. Für Elektrofahrzeuge braucht man ein bisschen von beidem.

Unterm Strich sind Lithium-Ionen-Batterien kleiner, leichter und speichern mehr Energie als Blei-Säure-Batterien, weshalb sie immer beliebter werden. Ihr Versprechen ist riesig, obwohl es immer noch einen Preisaufschlag gibt.

Blei-Säure-Batterien enthalten Blei und Säure und sind schwer; aber sie sind billig und gut verständlich. Aufgrund der Giftigkeit der Materialien und der von ihnen abgegebenen explosiven Gase können sie außerordentlich gefährlich sein. Lithium-Ionen-Batterien sind im Allgemeinen nicht so giftig, aber einige Chemikalien können Feuer fangen, was unterschiedliche Risiken birgt.

Es gibt auch verschiedene Möglichkeiten, Lithium-Ionen-Batterien zu verpacken und herzustellen. Einer der Hauptunterschiede zu Blei-Säure-Batterien besteht jedoch darin, dass sie versiegelt sind und keinen flüssigen Elektrolyten enthalten. Sie werden im Allgemeinen als Zylinder verpackt (wie eine D-Zellen-Batterie), aber zunehmend auch in einem Beutel (der wie ein High-Tech-Sandwichbeutel aussieht).

Ohne auf eine langwierige Analyse der Vor- und Nachteile der verschiedenen Chemien und Konstruktionen einzugehen, können Sie diese anhand der folgenden Diagramme, in denen die fünf heute am häufigsten verwendeten Lithium-Ionen-Batterietypen verglichen werden, gut und einfach vergleichen.

Diese Diagramme vergleichen die folgenden Attribute:

• Spezifische Energie: die Energie pro Masseneinheit
• Spezifische Leistung: die Leistung pro Masseneinheit
• Sicherheit; die relative Gefahr einer Chemie
• Kosten die relativen Kosten einer Chemie
• Lebensdauer; die relative Lebenserwartung unter kontrollierten Bedingungen
• Leistung: die Fähigkeit der Chemie, unter verschiedenen Bedingungen zu funktionieren

Werfen Sie einen Blick darauf und Sie werden sehen, dass verschiedene Chemikalien unterschiedliche Vor- und Nachteile für unterschiedliche Verwendungszwecke bieten. Einer der größten Nutzer von Lithium-Ionen-Batterien weltweit ist der US-amerikanische Elektroautohersteller Tesla. Ihr Chief Technology Officer wurde kürzlich zu einer neuen Fabrik interviewt, die sie bauen. Sie soll die weltweite Produktionskapazität verdoppeln und die Kosten sowohl für die Automobilindustrie als auch für andere Anwendungen wie Solarunterstützung senken. Zur Lithium-Technologie sagte er, dass „die Lithium-Ionen-Batterietechnologie fünf, vielleicht zehn Jahre lang dominieren wird“; ein starkes Zeichen dafür, dass es sich tatsächlich um die führende Technologie handelt.

Wenn Sie sich also Lithium-Ionen-Batterien ansehen, denken Sie daran, dass es viele Typen gibt und ihre Lebensdauer und Leistung von der Chemie abhängt. Es ist wichtig, sicherzustellen, dass Sie den richtigen Typ für die richtige Anwendung haben, um die Vorteile dieses erstaunlichen neuen Speicherprodukts voll auszuschöpfen.