Fire grunde til, der er lithium jernfosfat i et batteri-lagringssystem

Hvilket batteri er der egentlig i SonnenBatterie? Strengt taget, er det en batterienhed, som selv består af hundredvis af individuelle battericeller. De er alle sammenkoblet og dermed store nok, til at forsyne en husstand med lagret solenergi i timevis.

Hvis du vil vide mere, må du spørge dig selv, hvad der egentlig er i de individuelle battericeller. Det er li-ion-batterier, som alle velkendte producenter af batteri-opbevaringssystemer bruger nu til dags. De fleste mennesker, kender denne teknologi fra deres mobiltelefoner eller bærbare computere. Men nu, den store forskel: indeni li-ion-batterier er der adskillige undertyper, hvoraf nogle adskiller sig meget fra hinanden. Dette fungerer, da alle applikationer har forskellige krav til et batteri. Et mobiltelefonbatteri er særligt udsat for andre belastninger, end et batteri til en elbil eller batteri-lagringsenhed.

Hos Sonnen, har vi helt fra starten sat vores lid til lithium jernfosfat, også kendt under dets forkortelser LiFePO4 eller LFP. Dette betyder, at en af de to batterielektroder er lavet af lithium jernfosfat. I de fleste mobiltelefonbatterier, bærbare computere eller elektriske køretøjer, er denne elektrode lavet af en blanding af lithium-kobolt, såsom nikkel-mangan-kobolt (NMC) eller nikkel-kobolt-aluminium (NCA).

Men af alle ting, hvorfor bruger vi så lithium jernfosfat? Fordi vi er uafhængige af enhver batteriproducent, og derfor ikke er bundet til nogen bestemt teknologi. Dette giver os mulighed for at tilbyde vores kunder, den bedste tilgængelige batteriteknologi på markedet. Og i vores øjne, er det i øjeblikket lithium jernfosfat. Når vi vælger den rigtige teknologi, går vi efter fire kriterier, som i øjeblikket udelukker alle andre batterier, vi har testet i vores batterilaboratorium.

1. Sikkerhed

Der er intet kompromis her, da sonnenBatterie er installeret i vores kunders hjem. Vores lagersystemer er gentagne gange beskyttet imod mulige fejl, og overstiger alle gældende lovkrav. Men det er ikke nok for os. Derfor bruger vi ikke batteriteknologi med en meget høj energitæthed, som eksempelvis bruges i elektriske køretøjer eller mobiltelefoner.

For at vide, hvordan batterierne reagerer i værste, men meget usandsynlige, tilfælde af en intern kortslutning, udfører vi også en penetrationstest i vores batterilaboratorie. Kun hvis et batteri overlever denne test, og ikke eksploderer eller brænder, overvejes det. Der er ikke mange batterier på markedet i øjeblikket, der kan bestå denne test, og de er derfor uegnede til brug i batteri-lagringssystemer, efter vores mening.

Især med de NMC- eller NCA-celler vi testede, hvor en simuleret kortslutning producerer meget høje temperaturer, på over 700° C, som kan smelte separatoren og sprede sig til de andre celler. Dette vil efterfølges af en brand der ikke kan slukkes, da ilten til at forbrænde allerede er indeholdt i batterimaterialet, og det brænder derfor endda under vand.

I vores tests, viste selv fuldt opladede lithium jernfosfat-batterier, ikke en sammenlignelig reaktion på de NMC- eller NCA-celler, der blev brugt. De hverken brændte eller skabte kritiske temperaturstigninger, der ville kunne smelte separatoren eller sprede sig til andre celler. For os, er dette en tydelig fordel, i vores beslutning om lithium jernfosfat-batterier.

Dette er også konklusionen, fra en uafhængig tysk undersøgelse ("Compendium: Li-ion-batterier“) af Foreningen for elektriske, elektroniske og informationsteknologier (VDE) og Den tyske kommission for elektriske, elektroniske og informationsteknologier (DKE), finansieret af Forbundsministeriet for økonomi og energi (BMWi).

Når man sammenligner lithium materialesystemer på sikkerhed, kommer undersøgelsen til følgende konklusion: "I modsætning til oxider, viser lithium jernfosfat (LFP) ingen termiske virkninger op til 300° C. Derfor er undersøgelsen baseret på en sammenligning af lithium materialesystemer. Dette sætter, blandt andet, LFP foran konkurrenten med hensyn til sikkerhed." Og yderligere: "I tilfælde af en ulykke, kan der skabes ilt hvis der er oxider, med brandkonsekvenser. NCA (lithium nikkel kobolt aluminiumoxid) er særlig kritisk i denne sammenhæng."

2. Levetid og ydeevne

Et batteri-lagringssystem skal fungere pålideligt i mange år, først der, er det bæredygtigt og økonomisk levedygtigt. Også her, er batteriteknologi afgørende.

Et batteri mister lidt af sin oprindelige kapacitet, ved hver opladning og afladning. Det betyder, at det med tiden kan lagre mindre og mindre energi. Denne proces er minimal og trækker ud i årevis, indtil den når et niveau, der almindeligvis kaldes slutningen af livet, som ofte kommer ganske pludselig. De fleste mennesker ved dette fra deres mobiltelefon, som efter 2 år, næppe kan klare længere samtaler, på trods af, at de er fuldt opladt.

Det tager forskellig tid for hver batteriteknologi, at nå dette punkt. Sammenlignet med hjemmelagring, som SonnenBatterie, har et mobiltelefonbatteri en kort livscyklus og når normalt kun 300-500 opladningscyklusser. Selv NMC-battericeller vi har testet, som ofte bruges i elbiler, opnår betydeligt færre opladningscyklusser. Men det behøver de ikke. For batteriet i en elbil, er 1.000 opladningscyklusser allerede en god værdi. Med en rækkevidde på 300 km pr. opladning, svarer dette til en levetid på 300.000 km. Selv mange benzindrevne køretøjer, kan ikke klare det.

Til selvforsyning med solenergi, ville 1.000 opladningscyklusser til gengæld, være langt fra tilstrækkelige. Alene i Tyskland, er der brug for ca. 250 opladningscyklusser om året, for at sikre selvforsyning med solenergi. Efter fire år, ville batteriet være opbrugt og skulle udskiftes.

Som regel, bør et sådant batteri dog vare 15-20 år. Derudover er der flere applikationer, såsom mikro-CHP-enheder, der yderligere øger antallet af opladningscyklusser.

Lithium jernfosfat-batterier i SonnenBatterie, kan oplades og aflades mere end 10.000 gange, og bevarer 80% af deres oprindelige kapacitet. En afgørende værdi i branchen. Selv efter 15.000 cyklusser, indeholder de stadig over 60% af deres kapacitet. Lithium jernfosfat giver os den robuste rygrad, til at etablere sådanne applikationer uden problemer.

Også her bekræfter undersøgelsen, sponsoreret af BMWi, at LFP har op til fem gange så meget cyklusstabilitet og dermed også levetid, end NMC og NCA. Dette sætter, de oprindeligt højere, anskaffelsesomkostninger pr. kWh lagerkapacitet i perspektiv, i forhold til batteri-lagringssystemets levetid. Ifølge undersøgelsen, er de relative omkostninger pr. opladningscyklus kun 0,09-0,25 €/kWh/cyklus, i modsætning til omkostningerne ved NMC og NCA, som er dobbelt så høje.

3. Bevist teknologi

Lithium jernfosfat-teknologi har eksisteret i over 15 år. Den viste oprindeligt sit værd i busser, eller endda i ubåde. Siden grundlæggelsen i 2010, har sonnen udelukkende påberåbt sig lithium jernfosfat, og har siden solgt over 90.000 batteri-lagringsenheder med det. Den vigtigste leverandør af vores batterier er Sony, der lancerede det første kommercielle li-ion-batteri i 1991, og som har udviklet sin egen lithium jernfosfat-teknologi.

4. Miljøkompatibilitet

Lithium jernfosfat er det eneste batterimateriale, hvis kemiske sammensætning også forekommer, som et naturligt mineral. Vi husker: et batteri består af to elektroder. Den ene er lavet af grafit, mens den anden er lavet af en nikkel-kobolt blanding eller lithium jernfosfat. Så vores batterier indeholder hverken kobolt eller nikkel, som begge betragtes for giftige tungmetaller. Kobolt er også et potentielt konflikt-råmateriale. Selvom kobolt, der anvendes i Europa, ofte kommer fra Canada eller Australien, er en stor del af produktionen også placeret i Congo, hvor råmaterialet udvindes under tvivlsomme omstændigheder.

Også i dette aspekt, kommer lithium jernfosfat ud, som den bedste tilgængelige løsning i BMWi-undersøgelsen: "Fra et økologisk synspunkt, er LFP, ligesom LMO, ikke giftigt og harmløst. Desuden anvendes det, i modsætning til elektrodematerialer med nikkel og kobolt, allerede med succes, som et potentielt billigt, aktivt materiale."

Konklusion:

Kun hvis batteriteknologien opfylder alle disse fire egenskaber, bruger vi den. Derfor er det hos os, kun lithium jernfosfat der kommer i betragtning.