Сравнение применения батарей на базе свинцово-кислотных и литий-ионных элементов

в раздел продукция

ЛИА имеют значительные преимущества перед свинцово-кислотными аккумуляторами (СКА), что обусловлено различиями в принципе действия. В СКА электроды вступают в электро-химическую реакцию с кислотным электролитом, за счет чего происходит накопление электроэнергии. Со временем кислота за счет химической реакции образует на поверхности электродов сульфат свинца, что приводит батарею в негодность. Старение  СКА усугубляется при разряде большими токами и параллельном подключении, которое часто используется для увеличения суммарной емкости. 

В ЛИА  в результате электро-химической реакции происходит миграция ионов  лития с электрода на электрод, накапливая или отдавая заряд. При этом химический состав компонентов ЛИА меняется в значительно меньшей степени, чем в СКА. Разряд силой тока, двукратно превосходящей номинальную емкость, для ЛИА является штатным режимом работы.

Для оценки экономического эффекта от применения той или иной технологии, целесообразно принимать к сравнению первоначальные затраты, а так же затраты на дальнейшую эксплуатацию.

Пример: Система накопления энергии (СНЭ) с номинальной мощностью инверторно-зарядной системы 300 кВА, литий-ионной аккумуляторной батареей большой мощности (АББМ) номинальной емкостью 300 кВт*ч, работающей в режиме циклического разряда глубиной 100%.  В этих условиях такая АББМ при разряде в 1С способна выдержать не менее 4 000 циклов заряд-разряд. При стоимости в 1000 $/кВт*ч общие затраты на АББМ составят 300000$. Для создания такой-же АББМ с использованием свицово-кислотных аккумуляторов (технология OPzS) с соблюдением рекомендованных производителем разрядных токов не более 0,5С и соответствующим количеством циклов – 1 000, для достижения аналогичных разрядных характеристик (1С) понадобится вдвое увеличить емкость (количество) батарей – до 600 кВт*ч. При этом АББМ сможет разряжаться током 1С, номинальная доступная энергия составит 300 кВт*ч (50%SOC). При стоимости в 200 $/кВт*ч первоначальные затраты составят 120 000 $.

Таким образом, первичная стоимость АББМ с ЛИА будет больше аналогичной по энергетическим характеристикам с применением свинцово-кислотных аккумуляторов в 2,5 раза. Тем не менее для ресурса в 4 000 циклов затраты на АББМ с применением свинцово-кислотных аккумуляторов за счет трехкратной полной замены составят 480 000 $ плюс дополнительные затраты на размещение, эксплуатацию, обслуживание и утилизацию отработавших свой ресурс аккумуляторов.

В результате применение ЛИА позволит:

• Уменьшить суммарные затраты для ресурса в 4 000 циклов не менее, чем в 1,8 раза с учетом затрат на размещение, эксплуатацию, обслуживание и утилизацию свинцово-кислотных аккумуляторов.
• Сократить более чем в 10 раз площадь (объем) помещения для размещения системы ИБП.
• Сократить в 7,5 раз вес АКБ (существенно для мобильных систем).