背景

该详细的电池存储综述首次发表于2015年年底，并每年更新，以跟上快速变化的电池存储技术。最初的比较集中在当时的领先电池，包括流行的铅酸电池和铅碳电池。然而,最新一轮的电池比较集中在锂电池存储系统上来自世界领先的制造商，已成为住宅和商业应用太阳能存储的主要形式。beplay全站App请参阅本文末尾的完整修订历史。

介绍

结合屋顶太阳能的家庭电池系统被吹捧为一场能源革命，改变了游戏规则，或者仅仅是那些厌倦了beplay全站App支付高电价以降低账单的人的一种方式。在澳大利亚，由于太阳能上网电价(信用)已降至每千瓦时5度，而购买电力的成本接近每千瓦时30度，储存太阳能的动机越beplay全站App来越强。

在独立(离网)和商业备份(UPS)电力系统中，用于建筑物能量存储的电池已经存在很长时间了。然而，过去几年国内能源储存的形式是混合太阳能系统beplay全站App在电池成本相对较高的情况下，已经开始获得动力。太阳能电池存储的另一个驱动力是beplay全站App能源安全．随着极端天气现象由于气候变化经常导致长时间停电，电池系统可以为家庭或企业提供即时备用电源。家用电池存储系统还能实现能源独立，并提供一种产生和存储自己的可再生能源的方法。

家用电池存储尺寸-想知道哪种太阳能电池最适合你的家吗?beplay全站App请参阅我们的详细指南选择和调整家用太阳能混合系统beplay全站App．

受欢迎的电池类型

使用传统的混合和离网太阳能系统beplay全站App深循环铅酸电池然而，近年来，随着LG和三星等许多大公司推出锂电池系统，锂电池已经占据了主导地位。尽管兴趣的最大提升来自于推出特斯拉Powerwall这是家用储能电池真正成为主流的时候。虽然近年来出现了许多新的创新电池技术，包括钠离子电池和氧化还原流电池，但就成本和效率而言，唯一明显的赢家是锂离子电池。因此，本文将重点介绍目前已证实并广泛应用的锂电池化学物质，包括:

• 磷酸铁锂(LiFePO4或LFP)

• 锂镍锰钴- NMC

• 钛酸锂氧化物

电池的比较

为了做一个全面和准确的比较领先的锂电池存储系统，我们列出了最受欢迎的交流耦合电池系统，特斯拉Powerwall 2和Sonnen ECO对抗来自一些领先制造商的各种直流耦合电池，包括比亚迪和LG能源，再加上一些流行的磷酸铁锂(LFP)电池系统用于离网和混合系统，包括Simpliphi以及华为新推出的LUNA电池。为了完成这篇综述，我们纳入了近年来谈论最多的两个使用钛酸锂电池技术的品牌，澳大利亚的Zenaji永旺以及更有争议的Sirus超级电容电池千瓦实验室．

有几种新的锂电池技术正在出现，钠和铝的化学物质也在开发中，但是，这些电池要么没有商业上可用，要么没有达到高产量的水平，使价格具有竞争力。

精选锂电池

电池详细信息对照表*

注:比较表

• 效率-往返效率或充放电损失

• 保修-制造商保修期内。注意在保修期允许的容量损失

• 周期寿命保证* -基于保修条件总能量输送量(1循环/天)。

• 每千瓦时成本-基于可用容量的每千瓦时前期成本。

结果总结-每千瓦时电池成本

结果汇总图如下- 10年和20年期间的电池成本比较，基于每天1或2次循环。注意，所有的电池都有有限的10年保修期，而Zenaji Aeon LTO电池拥有业界领先的20年保修期和几乎无限周期。

详见下面的结论

铅酸电池与锂离子电池

在本文的前几次迭代中，我们使用一些标准对传统铅酸电池技术与现代锂系统进行了比较。直接比较是不容易的，因为在不同的条件下，每个电池的化学行为都非常不同，这些条件可以延长或减少电池的寿命。最大的差异是每天可用的放电部门和在高负荷、操作条件和温度下的效率。使用下面的图片链接阅读更多关于锂和铅酸(包括凝胶和AGM)之间的区别。

详情请参阅我们的锂电池Vs铅酸电池篇文章。

电池比较标准

为了准确比较目前所有领先的电池技术和品牌，我们使用了以下几个关键标准:beplay全站App

1. 每千瓦时价格-前期成本和运营成本(每天每千瓦时元)

2. 放电深度(DOD) -可用能量

3. 循环寿命-充电循环次数

4. 功率输出-最大持续功率和峰值功率

5. 往返效率-充放电损耗

6. 可持续性和环境影响

价格每千瓦时

1.第一个关键标准是每千瓦时的预付价格，因为预付成本对许多消费者来说是最重要的方面之一。其次是电池寿命期内每千瓦时的运营成本或电池成本。这也可以描述为在电池的保证寿命期间摊销的前期成本。由于一些电池化学物质具有较高的降解率，每循环的千瓦时成本是根据使用10年后的保证可用容量计算的。我们通过计算每天每千瓦时的成本，假设电池在10年期间每天充满和放电一次，因为这通常属于制造商的保修条件。

不包括钛酸锂电池(LTO)，每天循环一次以上的锂电池，往往意味着总能量吞吐量将在10年后失效，超出保修规格，从而减少保修期限。为了更清晰的比较，我们将所有电池每千瓦时的10年和20年周期成本都包括在内。然而，根据估计的循环寿命，LFP和NMC锂电池的寿命预计不会超过15年，而LTO电池预计在20年后仍然可以使用。请注意,Zenaji电池是唯一的选择，几乎无限周期的支持行业领先的20年保修。

放电深度和循环寿命

2 - 3所示。第二个和第三个标准确实是密切相关的，因为电池寿命几乎总是与放电深度(DOD)成正比。这意味着电池越放电，电池寿命就越短。每天循环(每天充电和放电)的可用能量或DOD通常由制造商指定，以年为单位的循环寿命是基于这个DOD值。然而，电池的寿命结束(EOL)并不总是清楚的，因为电池不会在一定次数的循环后突然停止工作。几乎所有的电池技术，无论新旧，都会随着时间的推移慢慢失去容量，铅酸的行业标准是一旦电池容量下降到80%，就确定EOL。然而，最近的锂电池制造商，如LG和特斯拉，保证他们的电池的EOL值降低60或70%。记住，电池在这之后通常还是可用的，只是它们不会储存太多的能量。

更复杂的是，在现实环境中，存在许多变量，包括温度、放电速率和不完全充电(部分充电状态)，因此电池系统的性能和寿命可能会发生显著改变。

作为一般的指南，锂基电池的设计放电高达总容量的90%，而传统的铅酸(凝胶和AGM)电池除紧急备份情况外，一般不放电低于60% SOC。对于那些在这个行业工作的人来说，这是一个相对标准的假设。看到我们的电池文章为更具体的信息。

电池输出功率

4.接下来，我们有连续和峰值功率输出。这可能是非常重要的，取决于你使用的逆变器类型和应用程序。例如,离网装置通常需要更高的峰值功率输出，因为你没有可用的电网来协助高负载(高功率消耗)的情况。

往返效率

5.下一个是往返效率，即循环使用过程中充放电效率或损耗。不幸的是，根据物理定律，能量从一种形式转移到另一种形式(在电池的情况下，从电能到化学能)总是会导致一些损失。一般来说，铅酸电池的充放电损耗接近20%，而大多数锂离子电池的充放电损耗可低至2%，但通常在5-8%范围内工作。

可持续发展-环境影响

6.当然，还应该考虑其他重要因素，如可回收性、耐温性和安全性。随着越来越多的电池系统的安装，可持续性变得越来越重要。此外，随着时间的推移，可回收性将成为一个主要问题。在本文的最后将详细讨论这个主题。

电池规格

SonnenBatterie生态

Sonnen是德国领先的锂电池制造商，也是欧洲最大的家用锂电池系统公司。直到最近，Sonnen还超过了特斯拉和LG，在全球范围内部署了最多的家用电池系统。SonnenBatterie ECO系列很像特斯拉Powerwall 2，因为它是一个AC电池然而，与Powerwall一样，它也有一个内置的逆变器充电器，它仍然需要一个额外的太阳能逆变器来与太阳能阵列一起工作。beplay全站AppSonnen ECO包含一个基于PylonTech或索尼提供的2.5千瓦时磷酸铁锂模块的模块化电池系统。

• 看到完整的规格，生命周期，保修和成本明细在这里。

特斯拉Powerwall 2

特斯拉Powerwall 2“可用”存储容量为13.5千瓦时AC电池集成了5kW DC-AC逆变器/充电器和先进的液体热管理系统。交流电池是一种独立的电池系统，可以安装在任何有太阳能装置的家庭。beplay全站App这可以使安装更简单，但它仍然需要一个太阳能逆变器与太阳能阵列的功能，加上额外的特斯拉网关盒，以启用备用电源，在停电的情况beplay全站App下。

• 看到完整的规格，生命周期，保修和成本明细在这里。

查看特斯拉Powerwall 2的详细评论

LG化学结合

LG化学在48V和400V两种电压选项中，提供了3.3kWh至9.8kWh的不同尺寸的RESU (Residential Energy Storage Unit)电池。以前只有单一的6.4kWh RESU6.4EX锂电池可用。最新的48V系列包括RESU3.3, RESU6.5和RESU10单元，可选择使用适配器组合不同的单元，最高可达19.6kWh的总存储。

• 看到完整的规格，生命周期，保修和成本明细在这里。

查看详细的LG化学RESU审查

比亚迪HVM溢价

比亚迪是中国最大的可充电锂电池制造商，在中国电动汽车和储能市场占据主导地位已有一段时间。新的HVM或高压系列是比亚迪的第三代模块化可堆叠电池。该公司生产广泛的锂储能系统，用于商业和住宅应用，使用LFP或磷酸铁锂电池，这被认为是最安全和最稳定的电池化学。

• 看到完整的比亚迪电池系列及详细规格．

查看详细的比亚迪电池审查

PylonTech US3000

Pylon Technology的磷酸铁锂(LiFePO4或LFP)电池是第一批模块化锂基电池，它将锂电池和电池管理/控制系统封装在一个简单的机架安装单元中。他们可在2.4千瓦时(US2000)和3.55千瓦时(US3000)的大小，并允许简单的设置一起连接多个单元并行。PylonTech还生产用于商业和公用事业规模应用的大规模高压电池系统。

• 看到完整的规格，生命周期，保修和成本明细在这里。

Powerplus能源生态

Powerplus Energy是澳大利亚领先的电池制造商之一，已经开发了一系列模块化、可扩展的机架式电池，设计用于上网或离网应用。由于LFP电池的使用寿命更长，安全性和可靠性更高，所有的Powerplus电池都使用了LFP电池。Powerplus提供了一系列的LiFe Premium或ECO电池，但在这次评测中，我们选择了更划算的ECO 48V 4kWh模块，这是目前最受欢迎的电池之一。

华为LUNA2000

华为是世界上最大的太阳能逆变器制造商之一，该公司最近发布了一种独特的模块beplay全站App化高压电池系统，旨在与华为混合逆变器一起用于住宅能源存储和备份电源。不像其他大多数模块化高压电池系统是串联的，比如比亚迪和Sungrow的，华为5kWh的单个高压电池模块都是并联的，基本上可以独立运行，其中一个模块的意义是在一个较低的电压或电荷状态，然后它将不会导致系统的不平衡。这与48V机架式电池的运行情况类似。

Simpliphiφ

Simpliphi权力是一家总部位于美国的电池制造商，自2002年以来一直是锂离子电池的领先开发商。Simpliphi PHI电池最初是为耐用的远程军事和移动电力系统开发的，使用LFP电池，以高循环寿命、安全和稳定而闻名。最新的版本是48V PHI 3.8kWh电池，比之前的3.5kWh版本略大。

• 看到完整的规格，生命周期，保修和成本明细在这里。

千瓦实验室小天狼星

小天狼星电容器模块从千瓦实验室在以色列时引起了轩然大波最初在2017年发布,因为他们被发现含有相对常见的钛酸锂(LTO)细胞基于许多独立进行的检测和没有建立在一个独特的电容器技术顾名思义。然而，尽管名称，LTO电池是非常强大的，并具有快速充电的特点，在性能上类似于电容器。LTO电池也被认为是最持久和最耐用的锂化学。千瓦实验室现在为住宅、商业和公用事业应用生产各种各样的自我管理电池。

Zenaji永旺

独特的澳大利亚制造的Zenaji Aeon电池拥有市场上最高的寿命，并有20年的保修期，比行业标准长10年。这并不奇怪，因为电池是使用LTO电池制造的，LTO电池是目前可用的寿命最长的锂电池，能够以远高于大多数其他制造商使用的普通LFP和NMC电池的速度快速充电和放电。

钛酸锂更贵，所以Zenaji LTO电池的高性能和更长的寿命以显著更高的成本。然而，正如我们的每千瓦时成本对比图所强调的那样，LTO电池更长的循环寿命意味着，即使在使用20多年后，Zenaji电池每天都可以充电或循环多次，而不会出现任何明显的性能退化或容量损失。

电池成本比较表

图1:每千瓦时可用容量的前期成本

图2:每天每千瓦时的成本-可用产能循环超过10年和20年的时间框架

可再生锂电池测试中心

国际旅游业伙伴关系可再生能源自2016年以来，澳大利亚堪培拉理工学院一直在进行电池性能测试。这些测试是在一个气候可控的环境中进行的，以加速的方式模拟真实世界的条件。这些年来，测试取得了一些非常有趣的结果，但由于硬件和监控方面的一些问题，早期结果并非100%可靠。该中心正在测试许多世界领先的固定电池系统，包括本文中提到的几种电池。研究结果每6个月发布一次，对于确定各种家用储能电池在模拟真实环境中的寿命和性能至关重要。我们期待下一组公布的结果。

看最新的ITP电池测试中心结果在这里。

结论

基于纯粹就成本而言每千瓦时，PylonTech、LG和PowerPlus的电池在每天循环一次的情况下，每千瓦时的温度都低于25摄氏度，华为紧随其后，在26c。然而，千瓦实验室和Zenaji电池显然以每千瓦时22c的成本击败了其他电池。尽管如此，需要注意的是，只有当数据是基于每天两次充电循环计算的，并且假设电池使用太阳能和低成本的非高峰电力充电时，才会出现这种情况。beplay全站App与LFP和NMC电池系统不同，千瓦实验室和Zenaji使用的LTO电池每天可以循环多次任何显著的能力退化或丧失。

超过10年，Zenaji永旺电池无疑将超过竞争对手，因为更长的LTO化学寿命，并支持行业领先的20年保修。一般来说，LFP电池，如果管理正确，将导致稍低的容量损失和较长的寿命相比，NMC电池，只要充放电率保持在规定的水平。然而，比亚迪和PylonTech LFP电池预计会有更大的容量损失随着时间的推移，由于非常高的放电和充电率，可以加速退化。有趣的是，根据ITP可再生能源的加速测试，旧的比亚迪电池表现出明显的退化，而PylonTech电池表现非常好。

的Sonnen生态和特斯拉Powerwall 2是唯一配备集成逆变器的电池，可以与现有的太阳能系统交流耦合。beplay全站App本评估中的所有其他电池必须与兼容的混合或离网逆变器一起安装，这将增加前期安装成本和每千瓦时的运营成本。最近特斯拉的提价推动了Powerwall 2尽管Powerwall仍然是唯一一款除了内置的电池逆变器外，还有液冷系统的电池，但其运营成本高于其他品牌。

需要注意的是，这里使用了几个假设，真实环境中的性能可能会有所不同。此外，这一比较集中在容量小于20kWh的住宅应用的小容量(混合)系统。

电池功率输出比较

LG、Sonnen、华为等部分锂电池，尽管增加了多少电池模块，但其持续输出功率仍有一定的限制，如上图所示。尽管这里显示的大多数其他品牌，多个电池模块可以并联在一起，以提供更大的功率输出。SimpliPhi、Powerplus、比亚迪、千瓦和Zenaji电池都是完全可扩展的，可以用更多的电池提供更大的功率，但是，它们将受到用于操作电池系统的逆变器的限制。对于大多数住宅应用，特斯拉和LG电池的5kW连续输出已经足够。

一般来说，对于容量更高的电池系统(以上20kWh)和高功率输出系统超过5kW, SimpliPhi，比亚迪，Pylontech，或Powerplus将是最好的选择。如果需要高浪涌功率或快速充电，那么千瓦实验室或Zenaji LTO电池是迄今为止最好的选择。Sonnen ECO的输出功率范围相当有限，由于逆变器尺寸固定，最大连续输出为3.3kW。

电池效率

的往返效率为使用过程中的充放电效率或损耗。不幸的是，由于物理定律，能量从一种形式转移到另一种形式会导致一些损失，在铅酸的情况下，这种损失通常高达20%。现代锂电池可以达到极高的效率，低至2%的损失，这意味着随着时间的推移，性能和投资回报要大得多。

逆变器的兼容性

在选择电池存储系统时，除了每千瓦时的成本数字外，还有许多重要的因素需要考虑，如与电池的兼容性混合动力或离网逆变器和适应性与您现有的太阳能设置(如果安装)。beplay全站AppPowerwall 2和Sonnen ECO交流耦合电池是非常灵活的，可以添加到大多数新的或现有的太阳能系统，无论现有的太阳能逆变器模型或品牌。beplay全站App

LG RESU、PylonTech和比亚迪的电池是“管理”直流耦合电池系统，并与许多知名的混合逆变器兼容。LG RESU 48V电池兼容许多领先的混合动力和离网逆变器品牌，包括SelectronicSolax, Sungrow, Schneider Electric, GoodWe, Redback和Victron能源．的比亚迪范围对高压和低压电池也兼容大量的混合和离网逆变器包括Victron, Fronius, SMA, Solax, seleconic，和Goodwe．

PylonTech还兼容许多领先的混合逆变器，包括Redback, Solax, Victron和Imeon。在这里查看全混合/离网逆变器的详细信息和评论。因此，建议使用已知兼容的混合套件(电池和逆变器组合)。一些例子:

• 人民币的技术和PylonTech

• Selectronic SP职业Powerplus、比亚迪、PylonTech、Zenaji或SimpliPhi

• SMA光明岛LG、比亚迪或SimpliPhi

• Victron能源和PylonTech、Powerplus、BYD、GenZ或SimpliPhi PHI

离网系统的锂电池

美国制造的SimpliPhi PHI和澳大利亚GenZ或PowerPlus能源锂电池是自我管理它们是少数可以与领先的离网逆变器一起工作的“drop-in”替代锂电池。来自Zenaji和千瓦实验室的自我管理的钛酸锂电池也可以在离网系统中很好地工作，但逆变器必须与这些特定电池的更广泛的工作电压范围兼容。所有这些不同自我管理可扩展电池能够轻松连接，为更大的离网系统提供足够的存储容量和连续/峰值功率输出，从10千瓦时到200千瓦时或更多。

特斯拉Powerwall 2和Sonnen ECOAC电池系统不是专门为离网使用而设计的，因为内置的(无变压器)逆变器不能处理非常高的浪涌负载，也不包含任何备份(黑启动)功能。然而，特斯拉Powerwall 2是认证的离网使用时，至少2个Powerwall单元并联安装。

据我们所知，SimpliPhi PHI、GenZ、PowerPlus Energy、Kilowatt Labs Sirius和Zenaji Aeon是唯一通过离网安装认证的锂电池，用于高端离网逆变器，如theSelectronic SP职业．欲了解更多信息，请参阅我们的技术指南选择离网或混合型逆变器。

注意:一些离网逆变器为铅酸电池充电进行了优化，而一些离网逆变器缺乏必要的通信(CANbus)来监控锂电池管理系统(BMS)。这就是自我管理锂电池是一个真正的奖金，只要电池逆变器充电器设置可以调整，以适应锂电池充电参数。

另外,看到我们最好的离网太阳能系统beplay全站App查看更详细的离网电池细节。

电池回收与可持续发展

随着世界各地电池安装数量的不断增加，电池使用寿命结束后的回收问题不可避免。就铅酸电池而言，这不是一个问题，因为大多数国家已经建立了基础设施和回收中心，使铅、塑料和电解质可以相对容易地提取和回收。事实上，大约96%的铅酸电池被回收利用。

锂电池更难以回收利用。然而，近年来已经有一些突破，由不同的小组开发先进的回收技术，特别是复杂的锂基电池。在澳大利亚有一个新兴的电池回收行业，这是概述文章．在北美，美国锰业公司是世界上众多开发锂电池回收设施的公司之一。还有一些独特的电池回收方法正在开发，以简单地提取化合物(电池元素)制造成新的电池。

在澳大利亚，领先的科学组织CSIRO正致力于开发新的创新工艺，从旧电池中回收金属，并在新电池的制造中重复使用，以及开发易于回收的新电池技术。在这里阅读更多关于CSIRO的工作。

在所有可用的锂电池化学物质中，磷酸铁锂电池(LFP)是毒性最小的，因为它们不含钴。LFP电池也被认为是最安全的化学物质，寿命最长，如果损坏或过热，热失控的风险最低。

在家庭中重复使用旧的电动汽车电池

以电动汽车为例，这家澳大利亚初创公司Relectrify该公司开发了一种聪明的方法，将电动汽车电池重新组装成一个固定单元，用于家庭和企业，从而延长电池的寿命。由于大多数电动汽车电池在寿命结束时仍有60%或更多的保留容量，这将给旧锂电池额外的10年或更长的使用寿命。

由于大多数用于储能的锂电池仍在使用中，所以在未来5-10年电池寿命结束之前，回收利用并没有真正的推动力。回收的困难在于制造的复杂的锂化学物质有几种不同。有些电池是粉末状的，有些则涂在金属箔上，所有这些都必须分离。目前,最安全的锂的组合是磷酸铁锂(简称LiFePO4或LFP)一种更容易回收的锂电池．锂电池也要小得多，通常包含电子管理系统和热传感器，这些也需要拆卸。虽然锂矿的储量仍然丰富，但这是一种有限的资源，因此随着需求的增加，原材料成本无疑会上升，这将促使人们开发更多回收锂电池的方法。

参考以前的电池对比图

修订历史

本文首次发表于2015年11月

• 更新1 - 2016年5月-价格降低和规格变更

• 更新2 - 2016年8月- Powerwall 1保修和LG化学规格更新。每千瓦时的成本比较现在包括电池效率。

• 更新3 - 2016年10月-新LG化学RESU，新的定价和保修。

• 更新4 - 2016年11月-特斯拉Powerwall 2宣布，双倍容量。

• 更新5 - 2017年2月-Powerwall 2的价格和规格

• 更新6 -2017年3月-新的PylonTech电池型号US2000，是Extra2000

• 更新7 - 2018年5月-价格更新(特斯拉和LG)添加Simpliphi和Sonnen

• 更新8 - 2018年6月-在使用寿命内增加电池容量损耗。更新电池效率规格，包括逆变器损耗。

• 更新9 - 2018年11月- LG降价，特斯拉涨价添加比亚迪电池。

• 更新10 - 2019年8月-价格调整和更新图表。

• 更新11 - 2019年10月- ITP测试中心用于估算和调整电池寿命的结果。

• 更新12 - 2020年11月-价格调整和更新图表。

• 更新13 - 2021年8月-移除铅酸电池。增加了Powerplus ECO，华为，千瓦实验室的超级电容器，Zenaji Aeon LTO。更新比亚迪和PylonTech电池。

〇作者简介杰森Svarc是CEC认证的电池存储系统设计师，拥有超过10年的储能系统建设和设计经验。在此期间，他还在斯威本大学(Tafe)教授CEC认证的离网设计和安装课程，并获得了构建可靠、高性能电池系统所需的大量经验和知识。

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