Otkriven je život litijevih baterija: koliko godina se uopće mogu koristiti?

Što određuje trajnost litijevih baterija?

Ove dane, moderne energetske rješenja su veliki dio ovisna o naprednoj tehnologiji baterija, a litijevi sustavi vode tržište. Kada je riječ o radnom životu ovih jedinica za pohranu energije, on obično spada u raspon od 2 do 15 godina. Taj životni vijek utjecaju brojnih tehničkih parametara. Kemikalna sastava je osnovnog značaja. Na primjer, čelija litij-želato-fosfat (LiFePO4) općenito ima duži životni vijek u usporedbi s tradicionalnim litij-evim čelijama. U smislu ciklusa trajnosti, one mogu preživjeti svoje protuslike za 30 do 50%. Nadalje, okolišne uvjete također imaju značajan utjecaj. Ako se litijeva baterija stalno iznosi temperaturama iznad 35°C (95°F), njezino smanjenje kapaciteta može se ubrzati do 25% godišnje, nasuprot radu unutar optimalnog raspona od 20-25°C (68-77°F).

Optimizacija načina punjenja za maksimalnu čvrstoću

Na osnovi utjecaja tehničkih parametara na životnu dobu baterije, strategije upravljanja nabavljivanjem igraju ključnu ulogu u utjecaju na elektrokemijsku stabilnost litijevih baterija. Održavanje razina nabave između 20-80% umjesto prolaska kroz puno cikliranje od 0-100% je korisno. To je zato što smanjuje mrežni stres u katodnim materijalima, a ima mogućnost dvostruke broja ciklusa. Današnji napredni sustavi upravljanja baterijama (BMS) napravili su značajne napredke. Sada implementiraju prilagodljive algoritme nabavljivanja koji su u stanju prilagoditi protok struje prema čitanjima temperature i uzorci korištenja. Još jedan važan aspekt je da su djelomična otpuštanja manje štetna za bateriju nego duboka otpuštanja. Istraživanja su pokazala da kada baterija prođe kroz ciklove otpuštanja dubine otpuštanja (DoD) od 30-50%, može isporučiti 2-3 puta više ukupnog prometa energije tijekom svojeg života u usporedbi s situacijom kada se koristi u modu DoD od 80-100%.

Razmatranja o performansama specifičnim za primjenu

Iako su prakse punjenja važne za trajnost baterija, i zahtjevi ciklusa opterećenja imaju dramatičan utjecaj na praktični radni život litijevih baterija. Različite primjene imaju različite utjecaje na životnu dobu baterije. Na primjer, sustavi za čuvanje sunčeve energije obično imaju operativni raspon od 8 do 12 godina. To je uglavnom zbog njihovih kontroliranih brzina otpuštanja i relativno stabilnih toplinskih okruženja u kojima rade. S druge strane, akumulatori električnih vozila suočeni su s težim zahtjevima. Većina proizvođača osigurava da će njihovi akumulatori zadržati 70% svoje kapaciteta nakon 8 godina ili 160.000 km uporabe. U slučaju baterija industrijskog opreme koje se koriste u teškim mašinskim primjenama, potrebne su posebne varijante visokog ciklusa. Te često uključuju formule nikla-mangan-kobalta (NMC), koje mogu uravnotežiti gustokućinu energije i također pružiti sposobnost da izdrže više od 3.000 ciklusa pod visokim opterećenjem.

Protokoli održavanja za produženje vremena službe

U obzir na različite faktore koji utječu na životni vijek litijumskih baterija u različitim primjenama, proaktivno održavanje može igrati ključnu ulogu u smanjivanju posljedica starije postaje. Testiranje kapaciteta svakih tri mjeseca je korisna praksa jer pomaže u identifikaciji ranih znakova uzoraka degradacije baterije. Pored toga, impedansna spektroskopija može otkriti bilo kakve rastuće probleme s unutarnjim otporom. Kada je riječ o čuvanju, postoje preporučeni protokoli. Za neaktivne razdoblja preporuča se da se baterija drži na nivou nabije 40-60% i čuva u klimatski kontroliranom okruženju ispod 25°C (77°F). Nadalje, sada su dostupne nove inteligentne sustave nadzora. Ti sustavi mogu pratiti kumulativne stresne faktore, poput temperature povijesti i intenziteta nabavke/odabavke, i sposobni su predvidjeti preostali korisni život baterije s točnošću preko 90% u komercijalnim primjenama.

Uobičajene predrasude o starenju baterija

Čak i s odgovarajućim održavanjem i razumijevanjem čimbenika koji utječu na životni vijek baterije, postoji još nekoliko širenih zablude o starenju baterija. U suprotnosti s onime što mnogi ljudi vjeruju, slučajne potpune otpuske ne štete intrinzično savremenim litijum sistemima. Međutim, one bi trebale biti ograničene samo na namjene kalibracije. Tehnologije brzog punjenja napredovale su daleko. Sada minimiziraju iznosenje elektroda kroz pružanje struje u impulznom režimu i napredne tehnike upravljanja toplinom. Iako je fizičko rasiranje znak neuspjeha kod konzumatorskih ćelija, industrijski paketi baterija dizajnirani su drugačije. Često uključuju bufera za ekspanziju, što im omogućuje da održavaju sigurnost i performanse bez kompromisa zbog rasiranja.

Buduće razvoje u trajnosti baterija

Nepoživljivo razumijevanje i upravljanje životnim vijekom litijevih baterija, ipak, još uvijek ostaje prostor za poboljšanje, a budućnost izgleda obećavajuće. Prijelomi u materijalnoj znanosti očekuje se da donesu značajne poboljšanja u trajnosti baterija. Na primjer, prototipi s anodom od kremika prikazali su 40% bolju zadržavanja kapaciteta nakon 1.000 ciklusa. Istraživanje čvrstih elektrolita ima za cilj riješiti problem oblikovanja dendrita, koji trenutno ograničava sposobnost ultra-brze punjenja baterija. Proizvođači također rade na razvoju samopopravljivih katodnih struktura. Te strukture mogu popraviti mikro-crte tijekom raspočinjiva, a imaju potencijal da produžuju radni život stacionarnih skladista energije za više od 20 godina.