Vzhledem k tomu, že olověné akumulátory již nejsou zařazeny v dotačních programech a vzhledem k jejich obecně nízké životnosti a nevalným parametrům (z hlediska použití ve FVE) nebudeme se jimi v článku vůbec zabývat. Dotaci v současné době nelze získat ani na Lead-Carbon baterie, které představují zajímavý mezičlánek mezi baterií olověnou a lithiovou. Z uvedeného vyplývá, že řeč bude o bateriích lithiových.

Lithiové články byly vynalezeny někdy v polovině šedesátých let dvacátého století. Od začátku se vyznačovaly vysokou měrnou energií a kapacitou, nízkým samovybíjením a dalšími kladnými vlastnostmi. Velký pokrok pak nastal v roce 1990, kdy firma Sony představily novou technologii, která využívala jako aktivní materiál pro zápornou elektrodu směs uhlíku obohaceného lithiem. Název Li-ion akumulátory pro zdroj spojený s vysokým napětím, možností nabíjení a vybíjení, s dlouhou životností a vysokou kapacitou, zavedl výkonný ředitel firmy Sony Energytek pan K. Tozawa. Název ,,Ion“ je použit díky iontům Li+, které přecházejí při nabíjení z kladné elektrody na zápornou a při vybíjení zase zpět. Většinou se setkáváme s označením lithiový akumulátor, lithno-iontový akumulátor, akumulátor Li nebo Li-Ion akumulátor. Do této kategorie, ale patří i akumulátor Lithium-polymer (Li-Pol).

Nevýhodou původních a dodnes velmi rozšířených LiCoO2, LiNiO2 článků je v prví řadě významná exotermická reakce probíhající i při poměrně nízkých teplotách, která dovoluje využít k reakci v komerčních baterií pouze cca ½ obsaženého lithia. Omezení nabíjecího napětí pak dovoluje dosáhnout pouze kapacity okolo 130 mAg-1. V bateriích LiCoO2 je omezujícím faktorem využití drahého a toxického kobaltu, který představuje ekologický problém. Řešením uvedených problémů se v současnosti staly akumulátory LiFePO4.

LiFePO4 Lithno železnatý fosfát byl objeven roku 1997. Díky své struktuře má výbornou stabilitu při vyšším zatížením. Má vynikající tepelnou i chemickou stabilitu, mnohem lepší než LiCoO2 a nedochází v něm k degradaci struktury během interkalace a deinterkalace Li iontů. Je nehořlavý a teplotně odolný a proto není náchylný na nesprávné zacházení při nabíjení či vybíjení. Je šetrnější k životnímu prostředí. Teoretická kapacita je 170 mAh/g. Reakce se může účastnit téměř veškeré Lithium v článku – baterie je tedy efektivnější. Některé akumulátory jsou schopny dodat pracovní proud přes 40A. Akumulátory mají vyšší životnost a lze jej použít v teplotním rozmezí -20°C až 70°C. Menší nevýhoda je nízká vodivost a to má za následek sníženou schopnost nabíjení a vybíjení vysokými proudy. Vzhledem k obrovské převaze nad ostatními materiály vhodnými pro kladnou elektrodu, které se týkaly nákladů, bezpečnosti, stability a výkonu jsou LiFePO4 články používány především pro napájení přenosných zařízení. LiFePO4 se také jeví jako nejvhodnější pro velké baterie do automobilů a pro energetická úložiště.

Z výše uvedených odstavců se jeví akumulátory LiFePO4 Wattsonic jako nejvhodnější technologie pro ukládání energie v domácích a komerčních solárních elektrárnách. Lithiové baterie mají za sebou dlouhý vývoj, během kterého se podařilo odstranit jejich nevýhody a omezení. Při použití v rámci solární elektrárny je důležitá především její bezpečnost (baterii nehrozí vznícení), je odolná proti zvýšenému nabíjecímu napětí a velkým nabíjecím/vybíjecím proudům a životnost (baterie Wattsonic 10 000 cyklů při 90% DoD) reálná životnost tak může v závislosti na provozním režimu významně překročit 20 let. Nezanedbatelná je také nepřítomnost toxického kadmia a tím usnadněná likvidace a recyklace článků.

LiFePO4 baterie v naší nabídce:

Jak funguje Lithiová baterie:

Každý článek se skládá z následujících částí:

• Záporná elektroda, která je tvořena uhlíkovým materiálem, do jehož struktury se interkaluje lithium.
• Kladná elektroda, tvořená interkalačními látkami. Jde o různé druhy krystalických materiálů sloužící jako zdroj lithia při nabíjení akumulátoru.
• Separátor je nevodič oddělující kladnou a zápornou elektrodu. Většinou tkaná nebo netkaná vrstva nylonu. Musí být porézní pro zajištění iontové propustnosti elektrolytu.
• Elektrolyt je soustav minimálně dvou látek. Většinou jde elektricky vodivé kyseliny, soli nebo taveniny.

Základem pro funkci lithiového akumulátoru je interkalační proces (molekula nebo iont se začleňuje do hostitelské mřížky, která zůstává téměř stejná).

Ve chvíli, kdy je akumulátor nabíjen probíhá deinterkalace iontu lithia a elektrony přechází do anody, kde se interkalují ionty lithia po průchodu elektrolytem. V případě vybíjení akumulátoru dochází k přesně opačnému procesu (viz. obr.)

Michal Bečán