Quando si considerano i dispositivi di accumulo dell’energia solare, le persone di solito si trovano ad affrontare il problema di quale tipo di batteria scegliere. Le scelte più comuni oggi sono batterie al piombo vs batterie agli ioni di litio, e per aiutarti a decidere, questo articolo confronterà le caratteristiche della batteria al litio con quelle della batteria al piombo e risponderà ad alcune domande frequenti.
Panoramica della batteria al litio e della batteria al piombo
batteria al litio
Le batterie agli ioni di litio sono realizzate in litio metallico, in cui i composti del litio vengono utilizzati come elettroliti tra gli elettrodi positivo e negativo. È comunemente usato nei dispositivi elettronici portatili, veicoli elettrici e sistemi di accumulo dell’energia.
Batteria al piombo
Le batterie al piombo sono costituite da piombo e sono un tipo tradizionale di batteria in cui l'elettrolita tra gli elettrodi positivo e negativo è acido solforico. Sono ampiamente utilizzati nel settore automobilistico, Sistemi UPS e applicazioni di energia solare.
Come funzionano le batterie al piombo e le batterie agli ioni di litio?
Come funzionano le batterie agli ioni di litio
Le batterie agli ioni di litio immagazzinano e rilasciano energia spostando gli ioni di litio tra gli elettrodi positivi e negativi. Durante la ricarica, Gli ioni di litio fluiscono dall'elettrodo positivo (composto di litio) all'elettrodo negativo (materiale in carbonio o silicio). Durante la dimissione, gli ioni di litio si spostano dall'elettrodo negativo all'elettrodo positivo. Questa reazione è ottenuta mediante conduzione ionica nell'elettrolita.
Come funzionano le batterie al piombo
Una batteria al piombo è una batteria che immagazzina e rilascia energia in base a una reazione chimica tra piombo e biossido di piombo. Durante il processo di ricarica, una corrente elettrica passa attraverso la batteria e ossida il piombo nella soluzione di acido di piombo in biossido di piombo (positivo) e piombo puro (negativo). Durante il processo di dimissione, l'ossido di piombo nella soluzione di piombo acido reagisce con il piombo puro, liberando elettroni e generando una corrente elettrica. Le batterie al piombo e le batterie agli ioni di litio utilizzano un processo simile, ma il materiale è diverso.
Differenza tra batterie al piombo e batterie agli ioni di litio
I Materiali Utilizzati
Le batterie al piombo e agli ioni di litio funzionano sostanzialmente allo stesso modo, con la differenza che i materiali utilizzati come catodi, anodi, ed elettroliti. Le batterie al piombo utilizzano il piombo come anodo, ossido di piombo come catodo, e acido solforico come elettrolita. Le batterie agli ioni di litio utilizzano il carbonio come anodo, ossido di litio come catodo, e sale di litio come elettrolita.
Durata
La durata della batteria si riferisce al numero di cicli di carica e scarica che una batteria può effettuare senza comprometterne le prestazioni. La durata del ciclo delle batterie agli ioni di litio è solitamente 5000 volte, e lo scarico completo non influisce sulla durata del ciclo. Le batterie al piombo possono durare 300 A 500 cicli, e lo scarico completo influenzerà il loro ciclo di vita. Quindi per tutta la vita di entrambi, Le batterie agli ioni di litio sono più convenienti.
Costo
Le batterie al piombo hanno generalmente un prezzo di acquisto e costi di installazione inferiori rispetto alle batterie agli ioni di litio. Ma le batterie agli ioni di litio durano più a lungo delle batterie al piombo, quindi le batterie al piombo sono più convenienti rispetto a quelle agli ioni di litio solo nelle applicazioni a breve termine, e le batterie agli ioni di litio sono generalmente una scelta più favorevole.
Capacità della batteria
La capacità della batteria si riferisce alla quantità di energia immagazzinata in una batteria per unità di volume, e mentre i dati sulla capacità variano in base al modello e al produttore della batteria, È stato ampiamente documentato che la tecnologia delle batterie agli ioni di litio ha una densità energetica significativamente più elevata rispetto alle batterie al piombo.
Le tipiche batterie agli ioni di litio hanno una capacità che varia da poche centinaia di mAh a poche migliaia di mAh, e le tipiche batterie al piombo-acido hanno generalmente una capacità di decine di ampere (Ah) a centinaia di amp (Ah). Di conseguenza, Le batterie agli ioni di litio hanno in genere una capacità della batteria maggiore e sono in grado di immagazzinare più energia nella batteria della stessa dimensione, il che li rende più vantaggiosi nelle applicazioni che richiedono un'elevata densità di energia.
Profondità di scarica (DOD)
La profondità di scarica di una batteria indica la percentuale di batterie che possono scaricare l'energia in modo sicuro senza danneggiare la batteria, le tipiche batterie agli ioni di litio possono scaricarsi in sicurezza 80 A 90 percentuale della loro capacità nominale, mentre per le batterie al piombo si consiglia di limitare la scarica a circa 50 percentuale della loro capacità nominale per garantire prestazioni e longevità ottimali.
Di conseguenza, gli ioni di litio hanno una gamma più ampia di profondità di scarica rispetto alle batterie al piombo, ciò significa che puoi utilizzare le batterie agli ioni di litio più a lungo e senza ricaricarle, e le moderne batterie agli ioni di litio prodotte oggi sono più efficienti, con DOD 100%.
Efficienza
L’efficienza è un punto chiave di confronto quando si considerano le batterie agli ioni di litio rispetto alle batterie al piombo, con batterie più efficienti che si ricaricano più velocemente, e simile alla profondità di scarico, un aumento dell'efficienza significa che la capacità effettiva della batteria è maggiore.
La maggior parte delle batterie agli ioni di litio ha un'efficienza di 95% o più alto, grazie all'elevata resistenza interna, Le batterie al piombo producono una certa quantità di perdita di calore ed energia durante la carica e la scarica, e l'efficienza delle batterie al piombo è di circa 80-85%.
Densità di energia
Densità energetica = (tensione nominale della batteria (v) x capacità nominale della batteria (Ah)) ÷ peso della batteria
Le batterie agli ioni di litio hanno in genere una densità di energia maggiore e sono quindi in grado di immagazzinare più energia a parità di volume o peso.
Le batterie al piombo hanno in genere una densità di energia inferiore, quindi immagazzinano meno energia a parità di volume o peso e potrebbero richiedere più spazio e peso per ottenere la stessa potenza.
Durata
La durata di una batteria dipende da quanto tempo può durare. Le batterie al piombo possono durare fino a 2 anni se mantenuto correttamente, questo è, addebitato dopo 50% utilizzo, e solo 350 cicli o un anno se completamente svuotato o più 80%. Le batterie al piombo hanno un tasso di autoscarica più elevato, pertanto potrebbero perdere la carica se conservati per lungo tempo e necessitano di essere ricaricati periodicamente per mantenere le loro prestazioni.
Le batterie agli ioni di litio sono garantite 10 anni e ultimi 10,000 cicli. Le batterie agli ioni di litio hanno in genere un tasso di autoscarica inferiore, quindi se conservato per lungo tempo, possono rimanere carichi per un periodo di tempo più lungo senza bisogno di ricariche frequenti.
Tempo di ricarica
Le batterie agli ioni di litio possono caricarsi otto volte più velocemente delle batterie al piombo. Alle stesse condizioni di capacità, se la batteria al piombo richiede più di 10 ore per caricare, quindi la batteria agli ioni di litio può essere caricata in meno di tre ore.
Sicurezza
Che si tratti di una batteria al piombo o di una batteria agli ioni di litio, il sovraccarico può causare un'esplosione. L'acido solforico nelle batterie al piombo è altamente corrosivo e presenta potenziali perdite, che può produrre idrogeno e ossigeno se sovraccaricato, portando ad un'esplosione. Nelle batterie agli ioni di litio, il potenziale di fuga termica è elevato. La fuga termica è una condizione che si verifica quando il calore generato all'interno di una batteria supera il calore emesso nell'ambiente circostante, potenzialmente innescando un'esplosione della batteria.
Perciò, che si tratti di una batteria agli ioni di litio o di una batteria al piombo, richiede una gestione adeguata, installazione e manutenzione per garantire un funzionamento sicuro.
Quando si sceglie tra batterie agli ioni di litio e al piombo, dovrebbero essere presi in considerazione requisiti di sicurezza specifici e strategie di mitigazione del rischio per soddisfare le esigenze dello scenario applicativo previsto.
Applicazione
Applicazione della batteria agli ioni di litio
- Dispositivi mobili: Le batterie al litio sono ampiamente utilizzate nel mercato dei dispositivi mobili, come gli smartphone, compresse, laptop e dispositivi audio portatili, perché sono leggeri, efficienti e ad alta densità energetica.
- Veicoli elettrici: Veicoli come le auto elettriche, le biciclette elettriche e gli scooter elettrici hanno adottato le batterie al litio come principale fonte di alimentazione a causa della loro elevata densità di energia, lunga durata e caratteristiche di ricarica rapida.
- Elettronica domestica: Elettronica domestica, come i droni, dispositivi domestici intelligenti, e alimentatori portatili, hanno anche ampiamente adottato la tecnologia delle batterie al litio perché possono fornire lunghi tempi di servizio e prestazioni stabili.
Applicazione della batteria al piombo
- Automobili e motocicli: I veicoli e i motocicli tradizionali con motore a combustione interna utilizzano spesso batterie al piombo come batterie di avviamento a causa del loro costo inferiore e della loro affidabilità.
- UPS (Alimentazione ininterrotto) : Le batterie al piombo sono ampiamente utilizzate nei sistemi UPS per fornire un backup temporaneo di alimentazione per garantire che l'apparecchiatura continui a funzionare in caso di interruzione di corrente o guasto della rete.
- Sistemi di accumulo dell'energia solare: In alcuni sistemi solari a basso costo e di piccole dimensioni, le batterie al piombo vengono utilizzate anche per immagazzinare l'energia solare per un uso successivo.
In breve, le batterie al litio hanno una vasta gamma di applicazioni nei dispositivi mobili, veicoli elettrici ed elettronica domestica e altri campi, grazie alla sua elevata densità energetica e alla lunga durata, adatto per scenari con requisiti di prestazioni e peso in volume elevati.
In contrasto, Le batterie al piombo vengono utilizzate principalmente nelle tradizionali batterie di avviamento dei veicoli, Sistemi UPS e alcuni piccoli sistemi di accumulo dell'energia solare, adatto per applicazioni sensibili ai costi e scenari con requisiti di bassa densità energetica.
Conclusione
Come per ogni acquisto importante, come l'energia solare e le batterie (in coppia o da solo), devi considerare le tue opzioni. Puoi contattare GYCX Solar per ottenere un preventivo chiavi in mano per la tua installazione solare da un installatore solare locale preselezionato. Se sei interessato ad associare la batteria al tuo sistema, puoi fare clic qui per ottenere un preventivo adesso. Anche se gli installatori solari non installano le batterie da soli, possono progettare sistemi di pannelli solari in modo da poter aggiungere le batterie in un secondo momento.
