DKSESS 100KW OFF GRID/HIBRIDNI SOLARNI SUSTAV SVE U JEDNOM

Usporedba baterija u sustavu za pohranu energije
Vrsta baterije za pohranu energije je kemijska baterija. Može se podijeliti na olovno-kiselinske baterije, litijeve baterije, nikal-vodikove baterije, baterije s tekućim protokom (vanadijeve baterije), natrij-sumporne baterije, olovno-ugljične baterije itd. prema odabranoj vrsti baterije.

1. Olovno-kiselinska baterija
Olovno-kiselinske baterije uključuju koloidne i tekuće (tzv. obične olovno-kiselinske baterije). Ove dvije vrste baterija koriste se ovisno o različitim regijama. Koloidna baterija ima jaku otpornost na hladnoću, a njezina radna energetska učinkovitost daleko je bolja od one tekuće baterije kada je temperatura ispod 15 °C, a njezina toplinska izolacija je izvrsna.

Koloidna olovno-kiselinska baterija je poboljšanje u odnosu na uobičajenu olovno-kiselinsku bateriju s tekućim elektrolitom. Koloidni elektrolit se koristi kao zamjena za sumporni elektrolit, koji je bolji od uobičajene baterije u smislu sigurnosti, kapaciteta pohrane, performansi pražnjenja i vijeka trajanja. Koloidna olovno-kiselinska baterija koristi gel elektrolit i nema slobodne tekućine unutra. Pod istim volumenom, elektrolit ima veliki kapacitet, veliki toplinski kapacitet i snažnu sposobnost odvođenja topline, što može izbjeći fenomen toplinskog bijega uobičajenih baterija; Korozija elektrodne ploče je slaba zbog niske koncentracije elektrolita; Koncentracija je ujednačena i nema stratifikacije elektrolita.

Obična olovno-kiselinska baterija je vrsta baterije čija je elektroda uglavnom izrađena od olova i njegovog oksida, a elektrolit je otopina sumporne kiseline. U stanju pražnjenja olovno-kiselinske baterije, glavna komponenta pozitivne elektrode je olovni dioksid, a glavna komponenta negativne elektrode je olovo; u stanju punjenja, glavne komponente pozitivne i negativne elektrode su olovni sulfat. Nazivni napon olovno-kiselinske baterije s jednom ćelijom je 2,0 V, a može se isprazniti na 1,5 V i napuniti na 2,4 V; U primjeni se šest olovno-kiselinskih baterija s jednom ćelijom često koristi u seriji za formiranje olovno-kiselinske baterije nominalnog napona 12 V, kao i 24 V, 36 V, 48 V itd.

Njegove prednosti uglavnom uključuju: sigurno brtvljenje, sustav za ispuštanje zraka, jednostavno održavanje, dugi vijek trajanja, stabilnu kvalitetu, visoku pouzdanost i bez održavanja; Nedostatak je što je onečišćenje olovom veliko, a gustoća energije niska (to jest, preteška).

2. Litijeva baterija
"Litijeva baterija" je vrsta baterije s litijevim metalom ili litijevom legurom kao katodnim materijalom i nevodenom otopinom elektrolita. Podijeljena je u dvije kategorije: litijeve metalne baterije i litijeve ionske baterije.

Litij-metalne baterije općenito koriste mangan-dioksid kao katodni materijal, metalni litij ili njegovu leguru kao katodni materijal i koriste nevodenu otopinu elektrolita. Litij-ionske baterije općenito koriste litijeve legure metalnih oksida kao katodne materijale, grafit kao katodne materijale i nevodene elektrolite. Litij-ionske baterije ne sadrže metalni litij i mogu se puniti. Litij-ionska baterija koju koristimo za pohranu energije je litij-ionska baterija, poznata kao "litijeva baterija".

Litijeve baterije koje se koriste u sustavima za pohranu energije uglavnom uključuju: litij-željezo-fosfatne baterije, ternarne litijeve baterije i litij-manganatne baterije. Pojedinačne baterije imaju visoki napon, širok raspon radne temperature, visoku specifičnu energiju i učinkovitost te nisku stopu samopražnjenja. Sigurnost i vijek trajanja mogu se poboljšati korištenjem zaštitnih i izjednačujućih krugova. Stoga, uzimajući u obzir prednosti i nedostatke različitih baterija, litijeve baterije postale su prvi izbor za elektrane za pohranu energije zbog svog relativno zrelog industrijskog lanca, sigurnosti, pouzdanosti i ekološke prihvatljivosti.

Glavne prednosti su: dugi vijek trajanja, visoka gustoća pohrane energije, mala težina i jaka prilagodljivost; Nedostaci su slaba sigurnost, laka eksplozija, visoki troškovi i ograničeni uvjeti upotrebe.

Litijev željezov fosfat
Litij-željezo-fosfatna baterija odnosi se na litij-ionsku bateriju koja koristi litij-željezo-fosfat kao katodni materijal. Katodni materijali litij-ionskih baterija uglavnom uključuju litij-kobalat, litij-manganat, litij-nikal-oksid, ternarne materijale, litij-željezo-fosfat itd. Litij-kobalat je katodni materijal koji se koristi u većini litij-ionskih baterija.

Litij-željezni fosfat kao materijal za litijeve baterije pojavio se tek posljednjih godina. Tek je 2005. godine u Kini razvijena litij-željezni fosfatna baterija velikog kapaciteta. Njene sigurnosne performanse i vijek trajanja ciklusa neusporedivi su s drugim materijalima. Vijek trajanja ciklusa punjenja i pražnjenja od 1C doseže 2000 puta. Napon prepunjenosti jedne baterije je 30 V, što znači da neće izgorjeti niti se probušiti, neće eksplodirati. Litij-ionske baterije velikog kapaciteta izrađene od litij-željezni fosfatnih katodnih materijala lakše se koriste u seriji kako bi se zadovoljile potrebe čestog punjenja i pražnjenja električnih vozila.

Litij željezov fosfat je netoksičan, ne zagađuje okoliš, siguran, sirovina je široko dostupna, jeftin je, dugog vijeka trajanja i ima druge prednosti. Idealan je katodni materijal za litij-ionske baterije nove generacije. Litij željezov fosfatne baterije također imaju svoje nedostatke. Na primjer, gustoća nabijanja katodnog materijala litij željezov fosfata je mala, a volumen litij željezov fosfatne baterije istog kapaciteta veći je od litij-ionskih baterija poput litij kobalata, tako da nema prednosti u mikro baterijama.

Zbog inherentnih karakteristika litijevog željezovog fosfata, njegove niskotemperaturne performanse su inferiorne u odnosu na druge katodne materijale poput litijevog manganata. Općenito, za jednu ćeliju (imajte na umu da se radi o jednoj ćeliji, a ne o baterijskom paketu), izmjerene niskotemperaturne performanse baterijskog paketa mogu biti nešto veće,

To je povezano s uvjetima odvođenja topline, njegova stopa zadržavanja kapaciteta je oko 60~70% na 0 ℃, 40~55% na -10 ℃ i 20~40% na -20 ℃. Takve niskotemperaturne performanse očito ne mogu zadovoljiti zahtjeve korištenja napajanja. Trenutno su neki proizvođači poboljšali niskotemperaturne performanse litijevog željezovog fosfata poboljšanjem elektrolitnog sustava, poboljšanjem formule pozitivne elektrode, poboljšanjem performansi materijala i poboljšanjem dizajna strukture ćelije.

Ternarna litijeva baterija
Ternarna polimerna litijeva baterija odnosi se na litijevu bateriju čiji je katodni materijal litij-nikal-kobalt-manganat (Li(NiCoMn)O2). Ternarni kompozitni katodni materijal izrađen je od niklove soli, kobaltove soli i manganove soli kao sirovina. Udio nikla, kobalta i mangana u ternarnoj polimernoj litijevoj bateriji može se prilagoditi stvarnim potrebama. Baterija s ternarnim materijalom kao katodom ima visoku sigurnost u usporedbi s litij-kobaltnom baterijom, ali joj je napon prenizak.

Glavne prednosti su: dobre cikličke performanse; Nedostatak je što je upotreba ograničena. Međutim, zbog pooštravanja domaćih politika o ternarnim litijevim baterijama, razvoj ternarnih litijevih baterija se usporava.

Litij-manganatna baterija
Litij manganatna baterija jedan je od obećavajućih litij-ionskih katodnih materijala. U usporedbi s tradicionalnim katodnim materijalima poput litijevog kobalata, litijev manganat ima prednosti bogatih resursa, niske cijene, bez zagađenja, dobre sigurnosti, dobrih performansi umnožavanja itd. Idealan je katodni materijal za energetske baterije. Međutim, njegove loše cikličke performanse i elektrokemijska stabilnost uvelike ograničavaju njegovu industrijalizaciju. Litijev manganat uglavnom uključuje spinel litijev manganat i slojeviti litijev manganat. Spinel litijev manganat ima stabilnu strukturu i lako se ostvaruje u industrijskoj proizvodnji. Današnji tržišni proizvodi imaju sve ovu strukturu. Spinel litijev manganat pripada kubnom kristalnom sustavu, prostornoj skupini Fd3m, a teorijski specifični kapacitet je 148 mAh/g. Zbog trodimenzionalne tunelske strukture, litijevi ioni mogu se reverzibilno odvojiti od spinelne rešetke bez uzrokovanja kolapsa strukture, pa ima izvrsne performanse povećanja i stabilnost.

3. NiMH baterija
NiMH baterija je vrsta baterije s dobrim performansama. Pozitivna aktivna tvar nikal-vodikove baterije je Ni(OH)2 (nazvana NiO elektroda), negativna aktivna tvar je metalni hidrid, također nazvan legura za pohranu vodika (nazvana elektroda za pohranu vodika), a elektrolit je otopina kalijevog hidroksida koncentracije 6 mol/L.

Nikal-metalhidridne baterije dijele se na visokonaponske nikal-metalhidridne baterije i niskonaponske nikal-metalhidridne baterije.

Niskonaponska nikal-metal-hidridna baterija ima sljedeće karakteristike: (1) Napon baterije je 1,2~1,3 V, što je ekvivalentno nikal-kadmijskoj bateriji; (2) Visoka gustoća energije, više od 1,5 puta veća od gustoće nikal-kadmijeve baterije; (3) Brzo punjenje i pražnjenje, dobre performanse na niskim temperaturama; (4) Brtvljenje, jaka otpornost na prekomjerno punjenje i pražnjenje; (5) Ne stvaraju se dendritični kristali, što može spriječiti kratki spoj u bateriji; (6) Sigurna i pouzdana, bez zagađenja okoliša, bez memorijskog efekta itd.

Visokonaponska nikal-vodikova baterija ima sljedeće karakteristike: (1) Visoka pouzdanost. Ima dobru zaštitu od prekomjernog pražnjenja i prepunjenosti, može podnijeti visoku brzinu pražnjenja i nema stvaranja dendrita. Ima dobra specifična svojstva. Njen specifični maseni kapacitet je 60 A · h/kg, što je 5 puta više od nikal-kadmijeve baterije. (2) Dugi vijek trajanja, do tisuću puta. (3) Potpuno zatvorena, manje održavanja. (4) Izvrsne su performanse na niskim temperaturama, a kapacitet se ne mijenja značajno na -10 ℃.

Glavne prednosti NiMH baterija su: visoka gustoća energije, brzo punjenje i pražnjenje, mala težina, dugi vijek trajanja, bez onečišćenja okoliša; Nedostaci su blagi memorijski efekt, više problema s upravljanjem i jednostavno taljenje separatora za jednu bateriju.

4. Protočna ćelija
Tekućinska protočna baterija je nova vrsta baterije. Tekućinska protočna baterija je visokoučinkovita baterija koja koristi pozitivni i negativni elektrolit za odvajanje i odvojenu cirkulaciju. Ima karakteristike velikog kapaciteta, širokog područja primjene (okoliš) i dugog vijeka trajanja. Trenutno je novi energetski proizvod.

Tekućinska protočna baterija općenito se koristi u sustavu elektrana za pohranu energije, koji se sastoji od snopa, jedinice za pohranu i opskrbu otopinom elektrolita i jedinicom za kontrolu i upravljanje itd. Jezgra se sastoji od snopa i (snop se sastoji od desetaka ćelija za reakciju oksidacije i redukcije) i jedne ćelije za punjenje i pražnjenje prema specifičnim zahtjevima u seriji, a njezina je struktura slična onoj kod snopa gorivnih ćelija.

Vanadijska protočna baterija je nova vrsta opreme za pohranu energije. Ne može se koristiti samo kao pomoćni uređaj za pohranu energije za procese proizvodnje solarne i vjetroelektrane, već se može koristiti i za smanjenje vršnih opterećenja električne mreže kako bi se poboljšala stabilnost električne mreže i osigurala sigurnost električne mreže. Glavne prednosti su: fleksibilan raspored, dugi vijek trajanja, brzo vrijeme odziva i bez štetnih emisija; Nedostatak je što gustoća energije uvelike varira.

5. Natrij-sumporna baterija
Natrijev sumporni akumulator sastoji se od pozitivnog pola, negativnog pola, elektrolita, dijafragme i ljuske. Za razliku od običnih sekundarnih akumulatora (olovno-kiselinskih akumulatora, nikal-kadmijskih akumulatora itd.), natrijev sumporni akumulator sastoji se od rastaljene elektrode i krutog elektrolita. Aktivna tvar negativnog pola je rastaljeni metal natrij, a aktivna tvar pozitivnog pola je tekući sumpor i rastaljeni natrijev polisulfid. Sekundarni akumulator ima metal natrij kao negativnu elektrodu, sumpor kao pozitivnu elektrodu i keramičku cijev kao separator elektrolita. Pod određenim radnim stupnjem, natrijevi ioni mogu reverzibilno reagirati sa sumporom kroz elektrolitnu membranu, oslobađajući i pohranjujući energiju.

Kao nova vrsta kemijskog izvora energije, ova vrsta baterije je uvelike razvijena od svog nastanka. Natrijev sumporni akumulator je male veličine, velikog kapaciteta, dugog vijeka trajanja i visoke učinkovitosti. Široko se koristi u skladištenju električne energije kao što je uklanjanje vršnih vrijednosti i popunjavanje dolina, napajanje u hitnim slučajevima i proizvodnja energije vjetra.

Njegove glavne prednosti su sljedeće: 1) Ima veću specifičnu energiju (tj. efektivnu električnu energiju po jedinici mase ili jedinici volumena baterije). Njegova teorijska specifična energija je 760 Wh/kg, što je zapravo premašilo 150 Wh/kg, 3-4 puta više od olovno-kiselinske baterije. 2) Istovremeno, može se prazniti velikom strujom i velikom snagom. Gustoća struje pražnjenja općenito može doseći 200-300 mA/cm2, a može osloboditi 3 puta više energije od svoje inherentne energije u trenutku; 3) Visoka učinkovitost punjenja i pražnjenja.

Natrijev sumporni akumulator također ima nedostatke. Njegova radna temperatura je 300-350 ℃, pa akumulator treba zagrijavati i održavati toplim tijekom rada. Međutim, ovaj se problem može učinkovito riješiti korištenjem visokoučinkovite tehnologije vakuumske toplinske izolacije.

6. Olovno-ugljična baterija
Olovno-ugljična baterija je vrsta kapacitivne olovno-kiselinske baterije, što je tehnologija razvijena iz tradicionalne olovno-kiselinske baterije. Može značajno poboljšati vijek trajanja olovno-kiselinske baterije dodavanjem aktivnog ugljena na negativni pol baterije.

Olovno-ugljična baterija je nova vrsta superbaterije koja kombinira olovno-kiselinsku bateriju i superkondenzator: ne samo da iskorištava prednosti trenutnog punjenja velikog kapaciteta superkondenzatora, već i specifičnu energetsku prednost olovno-kiselinske baterije te ima vrlo dobre performanse punjenja i pražnjenja - može se potpuno napuniti za 90 minuta (ako se olovno-kiselinska baterija puni i prazni na ovaj način, njezin vijek trajanja je manji od 30 puta). Štoviše, zbog dodatka ugljika (grafena) sprječava se fenomen sulfatizacije negativne elektrode, što smanjuje faktor kvara baterije u prošlosti i produžuje vijek trajanja baterije.

Olovno-ugljična baterija je mješavina asimetričnog superkondenzatora i olovno-kiselinske baterije u obliku unutarnjeg paralelnog spoja. Kao nova vrsta superbaterije, olovno-ugljična baterija je kombinacija tehnologija olovno-kiselinske baterije i superkondenzatora. To je baterija za pohranu energije s dvostrukom funkcijom, s kapacitivnim karakteristikama i karakteristikama baterije. Stoga ne samo da u potpunosti iskorištava prednosti trenutnog punjenja superkondenzatora s velikim kapacitetom, već i u potpunosti iskorištava energetske prednosti olovno-kiselinskih baterija, koje se mogu potpuno napuniti za sat vremena. Ima dobre performanse punjenja i pražnjenja. Zahvaljujući korištenju olovno-ugljične tehnologije, performanse olovno-ugljične baterije daleko su superiornije od tradicionalnih olovno-kiselinskih baterija, koje se mogu koristiti u vozilima s novom energijom, kao što su hibridna električna vozila, električni bicikli i druga područja; Također se može koristiti u području pohrane nove energije, kao što su proizvodnja energije vjetra i pohrana energije.