Lithiové baterie pro uchování elektřiny

Getting your Trinity Audio player ready...

Lithiové baterie jsou vhodné pro uchování elektřiny v mnoha různých aplikacích, od menších zálohovacích zdrojů až po velké systémy pro uchování energie z obnovitelných zdrojů. Tyto baterie mají výhody, které je činí atraktivní volbou pro uchování elektřiny:

1. Vysoká hustota energie: Lithiové baterie mají vysokou hustotu energie. Mohou tedy uchovávat velké množství energie na malém množství materiálu. To z nich činí ideální volbu pro aplikace, kde je důležitá malá velikost a hmotnost baterie.
2. Vysoká účinnost: Lithiové baterie mají vysokou účinnost při nabíjení a vybíjení energie, což znamená, že se baterie méně zahřívají a má menší ztráty energie během procesu ukládání a uvolňování energie.
3. Dlouhá životnost: Moderní lithiové baterie mají dlouhou životnost a mohou být nabité a vybité tisícekrát. Jejich životnost je tedy několik let záleží na druhu použití.
4. Rychlé nabíjení: Lithiové baterie mohou být nabity rychleji než mnoho jiných typů baterií, což znamená, že mohou být použity pro aplikace, kde je rychlé nabíjení důležité.
5. Široký teplotní rozsah: Lithiové baterie mohou pracovat při širokém teplotním rozmezí a můžeme je tedy použít v různých klimatických podmínkách.

Níže si se blíže podíváme na některé typy Lithiových baterií a porovnáme si vlastnosti. Každá technologie výroby a složení je vhodné trochu pro něco jiného a proto se v budoucnu nejspíš setkáme s různými články pro různé použití, či nějaké kombinace.

Vybití a nabití baterie je zde hodnoceno pomocí vybíjecího proudu (značeno písmenem C). Hodnota C udává, za jak dlouho se baterie vybije v závislosti na své maximální kapacitě. Hodnocení 1C znamená, že daný vybíjecí proud vybije celou baterii za jednu hodinu. Pro baterii o kapacitě 100 Ah tomu odpovídá vybíjecí proud 100 A.

NMC (LiNiMnCoO₂ – Lithium Nikl Mangan Kobalt Oxid)

Aktuálně nejpoužívanější technologie, která poskytuje velmi dobré použití v elektrických zařízeních. Jejich hlavní nevýhodou je možnost hoření při vysokých teplotách. Tyto baterie se používají jako zdroj energie v ručním nářadím, elektrovozidlech a v dalších elektrických zařízeních. Baterie tohoto typu mají malé procento samovybíjení a jdou zatěžovat vysokými proudy při vybíjení i nabíjení. Obsahují kovy Nikl a Kobalt, které bude stále obtížnější těžit a proto se hledají alternativy jak tyto prvky nahradit. Malé články se značí číselným označením průměru a následně číslem 650 tedy například 32650 (32 mm průměr).

• Kapacita baterií se pohybuje mezi 150-220 Wh na kilogram váhy
• Počet nabíjecích cyklů 1000-2000
• Napětí jednoho článku 3,6 V
• Max. vybíjecí proud: 1-2C
• Max. nabíjecí proud 0,7-1C

Výhody:

• Vysoká energetická hustota
• Malá hodnota samovybíjení
• Velmi rozšířená výroba i použití

LFP (LiFePO₄– Lithium Železo Fosfát)

Oproti NMC článkům mají menší energetickou hustotu, takže pro stejnou kapacitu potřebujete větší a tedy i těžší baterii. Jejich výhodou je naopak vyšší životnost a malé procento samovybíjení. Obsahují méně nedostupných kovů a proto jsou na výrobu i levnější nežli NMC baterie. Články lze zatěžovat vysokými proudy. Tyto baterie v při poškození nehoří a proto se je můžeme najít v elektrovozidlech, domácích úložištích a dalších aplikacích. Články mohou mít různou hodnotu značení a rozměrů. Značení malých článků je podobné jako u NMC používá se číselné označení průměru s přídavkem 700 například tedy 32700 (32 mm průměr).

• Kapacita baterií se pohybuje mezi 90-120 Wh na kilogram váhy
• Počet nabíjecích cyklů 3000+
• Napětí jednoho článku 3,2 V
• Max. vybíjecí proud: 1-3C
• Max. nabíjecí proud 1C

Výhody:

• Menší degradace
• Nižší cena než-li NMC
• Nedochází k hoření při poškození
• Menší náročnost na materiály neobsahuje Nikl a Kobalt

LCO (LiCoO₂ – Lithium Kobalt Oxid)

Tyto baterie mají poměrně nízkou životnost. Oproti NCA bateriím mají lepší odolnost proti vyšším teplotám a proti přebíjení. V dnešní době jsou víceméně nahrazeny jinými typy článků

• Kapacita baterií se pohybuje mezi 150-200 Wh na kilogram váhy
• Počet nabíjecích cyklů 500-1000
• Napětí jednoho článku 3,6 V
• Max. vybíjecí proud: 1C
• Max. nabíjecí proud 0,7C

Výhody:

• Rozšířená výroba i trh
• Teplotní odolnost

NCA (LiNiCoAlO₂ – Lithium Nikl Kobalt Hliník Oxid)

Tyto články mají potenciál k dalšímu rozšíření, mají podobné vlastnosti jako NMC články, ale mají lepší stabilitu při vyšších teplotách. Mají vysokou kapacitu a proto se používají i v automobilovém průmyslu. Nevýhodou může být menší životnost těchto článků.

• Kapacita baterií se pohybuje mezi 220-260 Wh na kilogram váhy
• Počet nabíjecích cyklů 500
• Napětí jednoho článku 3,6 V
• Max. vybíjecí proud: 1C
• Max. nabíjecí proud 0,7C

Výhody:

• Vyšší energetická hustota
• Nedochází k hoření při poškození

LTO (Li₂TiO₃– Lithium Titanát)

Ze zmíněných lithiových baterií mají nejvyšší životnost. Menší energetická hustota však neumožňuje tak široké použití jako ostatní technologie. Baterie mají vysokou hodnotu maximálního vybíjecího proudu. Tato technologie je vhodná pro velká energetická úložiště. Možné by bylo i použití v elektrovozidlech, kde je velmi limitující nižší energetická hustota a tím pádem i vyšší hmotnost baterie.

• Kapacita baterií se pohybuje mezi 50-80 Wh na kilogram váhy
• Počet nabíjecích cyklů 3000-7000
• Napětí jednoho článku 2,4 V
• Max. vybíjecí proud: 10C, na krátký čas 30C
• Max. nabíjecí proud 1C-5C

Výhody:

• Vysoká životnost
• Vysoké vybíjecí proudy
• Velmi bezpečné

Olověná baterie

Velmi rozšířené baterie používané pro mnoho aplikací. Jejich hlavní výhodou je rozšíření. V dnešní době převažují převážně nevýhody. Mají omezený počet nabíjecích cyklů a proto se doporučuje tyto baterie používat jen v horní polovině kapacity, aby jejich degradace probíhala co nejpomaleji. Energetická hustota je oproti lithiovým článkům nižší. Také hodnota samovybíjení je oproti lithiovým článkům značná a proto se hodí do míst, kde se udržuje stálé napětí a vybíjení probíhá jen jako záloha. Olověné baterie mohou být na několika principech: zaplavené, gelové, plněné, olovo-uhlíkové. Posledně jmenované baterie zlepšují některé negativní vlastnosti (vyšší životnost, menší samovybíjení) těchto baterií a v některých aplikacích najdou stále svoje uplatnění.

• Kapacita baterií se pohybuje mezi 30-40 Wh na kilogram váhy
• Počet nabíjecích cyklů 500-800
• Napětí jednoho článku 2,105 V
• Max. vybíjecí proud: 0,2C
• Max. nabíjecí proud 0,05C

Výhody:

• Velké rozšíření
• Zajeté recyklační procesy
• Nejsou tolik náchylné na nízké teploty

Lithiové baterie mají bezesporu svojí budoucnost a najdou uplatnění v mnoha odvětvích. Technologie výroby i složení se nadále vyvíjí a lze očekávat další vylepšení či odlišné složení. Velkou zásluhu na technologickém pokroku má vysoká poptávka především v automobilovém průmyslu. Nadále lze očekávat navýšení výrobních kapacit po celém světě i vytvoření dalších odvětví pro rozšíření recyklačních procesů lithiových článků.

Informace převzaty z těchto stránek:

https://batteryuniversity.com/