DKSESS 100KW OFF GRID/HYBRID ALT-I-ET SOLKRAFTSYSTEM

Sammenligning af batterier i energilagringssystemer
Batteritypen energilagring er kemisk energilagring. Den kan opdeles i blybatterier, lithiumbatterier, nikkelhydrogenbatterier, væskestrømningsbatterier (vanadiumbatterier), natriumsvovlbatterier, bly-kulstofbatterier osv. afhængigt af den valgte batteritype.

1. Blybatteri
Blybatterier er kolloidbatterier og flydende batterier (såkaldte almindelige blybatterier). Disse to typer batterier anvendes i forskellige regioner. Kolloidbatterier har stærk kuldebestandighed, og deres energieffektivitet er langt bedre end flydende batterier, når temperaturen er under 15 °C, og deres varmeisoleringsevne er fremragende.

Kolloid blybatterier er en forbedring i forhold til almindelige blybatterier med flydende elektrolyt. Kolloidelektrolytten bruges til at erstatte svovlsyreelektrolytten, hvilket er bedre end almindelige batterier med hensyn til sikkerhed, lagerkapacitet, afladningsevne og levetid. Kolloidt blybatteri anvender gelelektrolyt, og der er ingen fri væske indeni. Under samme volumen har elektrolytten stor kapacitet, stor varmekapacitet og stærk varmeafledningsevne, hvilket kan undgå termisk løbsk fænomen i generelle batterier; korrosionen af ​​elektrodepladen er svag på grund af lav elektrolytkoncentration; koncentrationen er ensartet, og der er ingen elektrolytlagdeling.

Et almindeligt blybatteri er en type batteri, hvis elektrode hovedsageligt er lavet af bly og dets oxid, og elektrolytten er en svovlsyreopløsning. I afladningstilstanden af ​​et blybatteri er hovedkomponenten i den positive elektrode blydioxid, og hovedkomponenten i den negative elektrode er bly; i opladningstilstanden er hovedkomponenterne i de positive og negative elektroder blysulfat. Den nominelle spænding for et enkeltcellet blybatteri er 2,0 V, som kan aflades til 1,5 V og oplades til 2,4 V; I anvendelsen bruges seks enkeltcellede blybatterier ofte i serie for at danne et 12 V nominelt blybatteri, såvel som 24 V, 36 V, 48 V osv.

Dens fordele omfatter primært: sikker forsegling, luftudluftningssystem, enkel vedligeholdelse, lang levetid, stabil kvalitet, høj pålidelighed og vedligeholdelsesfrihed; Ulempen er, at blyforureningen er stor, og energitætheden er lav (dvs. for tung).

2. Litiumbatteri
Et "litiumbatteri" er en type batteri med lithiummetal eller lithiumlegering som katodemateriale og ikke-vandig elektrolytopløsning. Det er opdelt i to kategorier: lithiummetalbatterier og lithium-ionbatterier.

Lithiummetalbatterier bruger generelt mangandioxid som katodemateriale, metallisk lithium eller dets legeringsmetal som katodemateriale og bruger ikke-vandig elektrolytopløsning. Lithium-ionbatterier bruger generelt lithiumlegeringsmetaloxider som katodemateriale, grafit som katodemateriale og ikke-vandige elektrolytter. Lithium-ionbatterier indeholder ikke metallisk lithium og kan genoplades. Det lithiumbatteri, vi bruger til energilagring, er et lithium-ionbatteri, der kaldes et "lithiumbatteri".

De lithiumbatterier, der anvendes i energilagringssystemer, omfatter primært: lithiumjernfosfatbatterier, ternære lithiumbatterier og lithiummanganatbatterier. Enkeltbatterier har høj spænding, bredt driftstemperaturområde, høj specifik energi og effektivitet samt lav selvafladningshastighed. Sikkerheden og levetiden kan forbedres ved at bruge beskyttelses- og udligningskredsløb. I betragtning af fordele og ulemper ved forskellige batterier er lithiumbatterier derfor blevet førstevalget til energilagringskraftværker på grund af deres relativt modne industrikæde, sikkerhed, pålidelighed og miljøvenlighed.

Dens vigtigste fordele er: lang levetid, høj energitæthed, let vægt og stærk tilpasningsevne; Ulemperne er dårlig sikkerhed, let eksplosion, høje omkostninger og begrænsede brugsforhold.

Lithiumjernfosfat
Lithiumjernfosfatbatterier refererer til lithium-ionbatterier, der bruger lithiumjernfosfat som katodemateriale. Katodematerialerne i lithium-ionbatterier omfatter hovedsageligt lithiumcobalat, lithiummanganat, lithiumnikkeloxid, ternære materialer, lithiumjernfosfat osv. Lithiumcobalat er det katodemateriale, der anvendes i de fleste lithium-ionbatterier.

Lithiumjernfosfat som materiale til lithium-batterier er først dukket op i de senere år. Det var i 2005, at et lithiumjernfosfatbatteri med stor kapacitet blev udviklet i Kina. Dets sikkerhedsydelse og levetid er uforlignelig med andre materialer. Levetiden for 1C-opladning og -afladning når op på 2000 gange. Overopladningsspændingen for et enkelt batteri er 30V, hvilket ikke brænder og punkteres, og det vil ikke eksplodere. Lithium-ion-batterier med stor kapacitet lavet af lithiumjernfosfatkatodematerialer er nemmere at seriebruge for at imødekomme behovene for hyppig opladning og afladning af elbiler.

Lithiumjernfosfat er et giftfrit, forureningsfrit, sikkert, bredt fremskaffet råmateriale, billigt, lang levetid og har andre fordele. Det er et ideelt katodemateriale til den nye generation af lithium-ion-batterier. Lithiumjernfosfatbatterier har også sine ulemper. For eksempel er stamptætheden af ​​lithiumjernfosfatkatodematerialet lille, og volumenet af lithiumjernfosfatbatterier med samme kapacitet er større end lithium-ion-batterier som lithiumcobalat, så det har ingen fordele i mikrobatterier.

På grund af lithiumjernfosfats iboende egenskaber er dets ydeevne ved lav temperatur ringere end andre katodematerialer, såsom lithiummanganat. Generelt kan den målte ydeevne ved lav temperatur for en enkelt celle (bemærk at det er en enkelt celle snarere end en batteripakke) være en smule højere.

Dette er relateret til varmeafledningsforholdene), dens kapacitetsretentionshastighed er omkring 60~70% ved 0 ℃, 40~55% ved -10 ℃ og 20~40% ved -20 ℃. En sådan lavtemperaturydelse kan naturligvis ikke opfylde strømforsyningens krav. I øjeblikket har nogle producenter forbedret lavtemperaturydelsen af ​​lithiumjernfosfat ved at forbedre elektrolytsystemet, forbedre den positive elektrodeformel, forbedre materialeydelsen og forbedre designet af cellestrukturen.

Ternært litiumbatteri
Ternært polymer-lithiumbatteri refererer til lithiumbatterier, hvis katodemateriale er lithium-nikkel-kobolt-manganat (Li(NiCoMn)O2) ternært katodemateriale. Det ternære kompositkatodemateriale er lavet af nikkelsalt, koboltsalt og mangansalt som råmaterialer. Andelen af ​​nikkel, kobolt og mangan i det ternære polymer-lithiumbatteri kan justeres efter de faktiske behov. Batterier med ternært materiale som katode har høj sikkerhed sammenlignet med lithium-kobolt-batterier, men dets spænding er for lav.

Dens primære fordele er: god cyklusydelse; Ulempen er, at brugen er begrænset. På grund af stramningen af ​​den indenlandske politik for ternære litiumbatterier har udviklingen af ​​ternære litiumbatterier dog en tendens til at aftage.

Lithiummanganatbatteri
Lithiummanganatbatteri er et af de mere lovende lithium-ion-katodematerialer. Sammenlignet med traditionelle katodematerialer såsom lithiumcobalat har lithiummanganat fordelene ved rige ressourcer, lave omkostninger, ingen forurening, god sikkerhed, god multiplikationsevne osv. Det er et ideelt katodemateriale til kraftbatterier. Imidlertid begrænser dets dårlige cyklusydelse og elektrokemiske stabilitet i høj grad dets industrialisering. Lithiummanganat omfatter hovedsageligt spinellithiummanganat og lagdelt lithiummanganat. Spinellithiummanganat har en stabil struktur og er let at realisere industriel produktion. Dagens markedsprodukter har alle denne struktur. Spinellithiummanganat tilhører det kubiske krystalsystem, Fd3m-rumgruppen, og den teoretiske specifikke kapacitet er 148 mAh/g. På grund af den tredimensionelle tunnelstruktur kan lithiumioner reversibelt frigøres fra spinellgitteret uden at forårsage strukturens kollaps, så det har fremragende forstørrelsesevne og stabilitet.

3. NiMH-batteri
NiMH-batterier er en type batteri med god ydeevne. Det positive aktive stof i et nikkelhydrogenbatteri er Ni(OH)2 (kaldet NiO-elektrode), det negative aktive stof er metalhydrid, også kaldet en hydrogenlagringslegering (kaldet hydrogenlagringselektrode), og elektrolytten er en 6 mol/L kaliumhydroxidopløsning.

Nikkelmetalhydridbatterier er opdelt i højspændingsnikkelmetalhydridbatterier og lavspændingsnikkelmetalhydridbatterier.

Lavspændings-nikkelmetalhydridbatterier har følgende egenskaber: (1) Batterispændingen er 1,2~1,3 V, hvilket svarer til nikkel-cadmium-batterier; (2) Høj energitæthed, mere end 1,5 gange så høj som et nikkel-cadmium-batteri; (3) Hurtig opladning og afladning, god ydeevne ved lave temperaturer; (4) Forseglbar, stærk modstand mod overopladning og afladning; (5) Ingen dannelse af dendritiske krystaller, hvilket kan forhindre kortslutning i batteriet; (6) Sikker og pålidelig, ingen forurening af miljøet, ingen hukommelseseffekt osv.

Højspændings-nikkelhydrogenbatterier har følgende egenskaber: (1) Stærk pålidelighed. Det har god beskyttelse mod overafladning og overopladning, kan modstå høje opladningshastigheder og har ingen dendritdannelse. Det har gode specifikke egenskaber. Dets specifikke massekapacitet er 60A · h/kg, hvilket er 5 gange så meget som et nikkel-cadmiumbatteri. (2) Lang levetid, op til tusindvis af gange. (3) Fuldt forseglet, mindre vedligeholdelse. (4) Ydeevnen ved lave temperaturer er fremragende, og kapaciteten ændrer sig ikke væsentligt ved -10 ℃.

De vigtigste fordele ved NiMH-batterier er: høj energitæthed, hurtig opladnings- og afladningshastighed, let vægt, lang levetid, ingen miljøforurening; Ulemperne er en lille hukommelseseffekt, flere administrationsproblemer og nem dannelse af en enkelt batteriseparator, der smelter.

4. Flowcelle
Væskestrømningsbatterier er en ny type batteri. Væskestrømningsbatterier er højtydende batterier, der bruger positiv og negativ elektrolyt til at adskille og cirkulere separat. Det har egenskaber som høj kapacitet, bredt anvendelsesområde (miljø) og lang levetid. Det er i øjeblikket et nyt energiprodukt.

Væskestrømsbatterier anvendes generelt i energilagringssystemer til kraftværker, som består af en stakenhed, en elektrolytopløsnings- og elektrolytopløsningslagrings- og forsyningsenhed, en kontrol- og styringsenhed osv. Kernen består af en stak og (stakken består af snesevis af celler til oxidationsreduktionsreaktion) og en enkelt celle til opladning og afladning i henhold til specifikke krav i serie, og dens struktur ligner en brændselscellestak.

Vanadiumstrømningsbatterier er en ny type strømlagrings- og energilagringsudstyr. Det kan ikke kun bruges som en understøttende energilagringsenhed til sol- og vindkraftproduktion, men kan også bruges til spidsbelastningsaflastning af elnettet for at forbedre elnettets stabilitet og sikre elnettets sikkerhed. Dets vigtigste fordele er: fleksibelt layout, lang levetid, hurtige responstider og ingen skadelig emission. Ulempen er, at energitætheden varierer meget.

5. Natriumsvovlbatteri
Natriumsvovlbatterier består af en positiv pol, en negativ pol, en elektrolyt, en membran og en skal. I modsætning til almindelige sekundære batterier (blybatterier, nikkel-cadmium-batterier osv.) består natriumsvovlbatterier af en smeltet elektrode og en fast elektrolyt. Det aktive stof på den negative pol er smeltet metalnatrium, og det aktive stof på den positive pol er flydende svovl og smeltet natriumpolysulfid. Sekundærbatterier har metalnatrium som negativ elektrode, svovl som positiv elektrode og et keramisk rør som elektrolytseparator. Under en vis arbejdsgrad kan natriumioner reagere reversibelt med svovl gennem elektrolytmembranen for at frigive og lagre energi.

Som en ny type kemisk energikilde er denne type batteri blevet udviklet kraftigt, siden den blev skabt. Natriumsvovlbatterier er små i størrelse, har stor kapacitet, lang levetid og høj effektivitet. Det bruges i vid udstrækning til lagring af elektrisk energi, såsom peak shaving og valley filling, nødstrømsforsyning og vindkraftproduktion.

Dens vigtigste fordele er følgende: 1) Den har højere specifik energi (dvs. den effektive elektriske energi pr. masseenhed eller volumenhed af batteriet). Dens teoretiske specifikke energi er 760 Wh/kg, hvilket faktisk har oversteget 150 Wh/kg, 3-4 gange så meget som et blysyrebatteri. 2) Samtidig kan den aflade med stor strøm og høj effekt. Dens afladestrømstæthed kan generelt nå 200-300 mA/cm2, og den kan frigive 3 gange sin iboende energi på et øjeblik; 3) Høj opladnings- og afladningseffektivitet.

Natriumsvovlbatteriet har også mangler. Dets driftstemperatur er 300-350 ℃, så batteriet skal opvarmes og holdes varmt under drift. Dette problem kan dog effektivt løses ved at bruge højtydende vakuumvarmeisoleringsteknologi.

6. Bly-kulstofbatteri
Bly-kulstofbatteri er en slags kapacitivt blysyrebatteri, som er en teknologi, der er udviklet fra traditionelle blysyrebatterier. Det kan forbedre levetiden for blysyrebatterier betydeligt ved at tilsætte aktivt kul til batteriets negative pol.

Bly-kulstofbatteriet er en ny type superbatteri, der kombinerer blysyrebatteriet og superkondensatoren: det udnytter ikke kun fordelene ved øjeblikkelig opladning med stor kapacitet fra superkondensatoren, men udnytter også blysyrebatteriets specifikke energifordel og har en meget god opladnings- og afladningsevne - det kan oplades fuldt på 90 minutter (hvis blysyrebatteriet oplades og aflades på denne måde, er dets levetid mindre end 30 gange længere). Desuden forhindres sulfatering af den negative elektrode på grund af tilsætningen af ​​kulstof (grafen), hvilket reducerer risikoen for batterisvigt og forlænger batteriets levetid.

Bly-kulstofbatteriet er en blanding af asymmetrisk superkondensator og blysyrebatteri i form af intern parallelforbindelse. Som en ny type superbatteri er bly-kulstofbatteriet en kombination af teknologierne fra blysyrebatterier og superkondensatorer. Det er et dobbeltfunktionelt energilagringsbatteri med både kapacitive egenskaber og batterikarakteristika. Derfor giver det ikke kun fuldt ud fordelene ved øjeblikkelig opladning af superkondensatorer med stor kapacitet, men giver også fuldt ud spil på energifordelene ved blysyrebatterier, som kan oplades fuldt ud på en time. Det har god opladnings- og afladningsevne. På grund af brugen af ​​bly-kulstofteknologi er bly-kulstofbatteriets ydeevne langt bedre end traditionelle blysyrebatteriers, som kan bruges i nye energikøretøjer, såsom hybridbiler, elcykler og andre områder; det kan også bruges inden for ny energilagring, såsom vindkraftproduktion og energilagring.