Lithium wat? Ken uw lithium-ionbatterijtechnologieën

De wereld van zonne-energie zit vol met voordelen die energieopslagsystemen kunnen bieden aan eigenaren van zonne-energie.

Alleen al in Duitsland zijn er dit jaar tot nu toe meer dan 4.000 systemen geïnstalleerd dankzij de financiering van zonne-opslagsystemen. In Australië beschikken we (nog) niet over mechanismen om zonne-opslagsystemen te ondersteunen, maar de verkoop neemt langzaam toe, de prijzen dalen en het productassortiment breidt zich uit.

Negenennegentig procent van het aanbod aan zonne-opslag over de hele wereld maakt gebruik van lithium-ionbatterijen, de modernste en beste opslagbatterij. Dit is een nieuwe toepassing van de technologie, maar wel een die goed wordt begrepen en die al bijna tien jaar in mobiele telefoons en laptops wordt gebruikt. Elektrische auto’s en motorfietsen maken ook uitgebreid gebruik van lithium-ionbatterijen, waardoor de productiecapaciteit en het onderzoek en de ontwikkeling enorm toenemen

Vooruitgang brengt echter ook lessen en nieuwe combinaties van chemie met zich mee, dus we dachten dat we zouden proberen het lithiumverhaal een beetje te demystificeren en ontwarren.

Lithium-ionbatterijen behoren tot een familie van opslagproducten met verschillende chemische eigenschappen. Toen we het onderzochten, vonden we een lijst van bijna dertig verschillende combinaties, elk met verschillende sterke en zwakke punten.

Ze hebben een vergelijkbare structuur als traditionele loodzuurbatterijen, met positieve en negatieve elektroden (platen) omgeven door een elektrolyt. In een loodzuuraccu zijn de elektroden gemaakt van lood (met een mengsel van andere metalen en elementen) en is de elektrolyt zwavelzuur. Bij lithium-ionbatterijen zijn de elektroden meestal gemaakt van koolstof of grafiet met een mengsel van verschillende elementen. De elektrolyt is lithiumzout in een organisch oplosmiddel.

Alle batterijen variëren qua chemische samenstelling om aan verschillende behoeften of toepassingen te voldoen, en dit is niet het geval bij lithium-ionbatterijen. Om een ​​grote motor te starten heb je een accu nodig die heel snel veel energie kan leveren om een ​​starter onder zware belasting te laten draaien. Om een ​​huis te bezitten, heb je over een langere periode een kleinere hoeveelheid energie nodig. Voor elektrische voertuigen heb je een beetje van beide nodig.

Het komt erop neer dat lithium-ionbatterijen kleiner en lichter zijn en meer energie opslaan dan loodzuurbatterijen. Daarom worden ze steeds populairder. Hun belofte is enorm, hoewel er nog steeds een prijspremie is.

Loodzuuraccu’s bevatten lood en zuur en zijn zwaar; maar ze zijn goedkoop en gemakkelijk te begrijpen. Vanwege de giftigheid van de materialen en de explosieve gassen die ze afgeven, kunnen ze uiterst gevaarlijk zijn. Lithium-ionbatterijen zijn over het algemeen niet zo giftig, maar sommige chemicaliën kunnen vlam vatten, wat verschillende risico’s met zich meebrengt.

Er zijn ook verschillende manieren om lithium-ionbatterijen te verpakken en te produceren. Een van de belangrijkste verschillen met loodzuuraccu’s is echter dat ze afgedicht zijn en geen vloeibare elektrolyt bevatten. Ze worden over het algemeen verpakt als cilinder (zoals een D-celbatterij), maar steeds vaker ook in een zakje (dat eruitziet als een hightech boterhamzakje).

Zonder in een langdurige analyse te gaan van de voor- en nadelen van verschillende chemie en ontwerpen, kunt u ze mooi en gemakkelijk vergelijken met behulp van de volgende grafieken waarin de vijf meest gebruikte lithium-ionbatterijtypen van vandaag worden vergeleken.

In deze diagrammen worden de volgende kenmerken vergeleken:

• Specifieke energie: de energie per massa-eenheid
• Specifiek vermogen: het vermogen per massa-eenheid
• Beveiliging; het relatieve gevaar van een chemische stof
• De kosten zijn de relatieve kosten van een chemische stof
• Levensduur; de relatieve levensverwachting onder gecontroleerde omstandigheden
• Prestatie: het vermogen van de chemie om onder verschillende omstandigheden te functioneren

Kijk eens en je zult zien dat verschillende chemicaliën verschillende voor- en nadelen bieden voor verschillende toepassingen. Een van de grootste gebruikers van lithium-ionbatterijen ter wereld is de Amerikaanse fabrikant van elektrische auto’s Tesla. Hun Chief Technology Officer werd onlangs geïnterviewd over een nieuwe fabriek die ze aan het bouwen zijn. Verwacht wordt dat het de mondiale productiecapaciteit zal verdubbelen en de kosten voor zowel de auto-industrie als andere toepassingen zoals zonne-energie zal verlagen. Over lithiumtechnologie zei hij dat “lithium-ionbatterijtechnologie vijf, misschien tien jaar zal domineren”; een sterk teken dat het inderdaad de leidende technologie is.

Dus als je naar lithium-ionbatterijen kijkt, onthoud dan dat er veel soorten zijn en dat hun levensduur en prestaties afhankelijk zijn van de chemie. Het is belangrijk om ervoor te zorgen dat u het juiste type voor de juiste toepassing heeft om optimaal te kunnen profiteren van dit geweldige nieuwe opslagproduct.