DKSESS 100KW OFF GRID/HIBRIDNI VSE V ENEM SONČNI SISTEM

Primerjava baterij v sistemu za shranjevanje energije
Shranjevanje energije tipa baterije je kemično shranjevanje energije. Glede na izbrano vrsto baterije ga lahko razdelimo na svinčeno-kislinske baterije, litijeve baterije, nikelj-vodikove baterije, baterije s tekočim tokom (vanadijeve baterije), natrijeve žveplove baterije, svinčevo-ogljikove baterije itd.

1. Svinčeno-kislinska baterija
Svinčevo-kislinske baterije so koloidne in tekoče (tako imenovane navadne svinčevo-kislinske baterije). Ti dve vrsti baterij se uporabljata glede na različne regije. Koloidna baterija ima močno odpornost na mraz, njena delovna energijska učinkovitost pa je pri temperaturah pod 15 °C veliko boljša od tekoče baterije, njena toplotna izolacija pa je odlična.

Koloidna svinčeno-kislinska baterija je izboljšava običajne svinčeno-kislinske baterije s tekočim elektrolitom. Koloidni elektrolit nadomešča žveplovo kislino, ki je boljša od običajne baterije glede varnosti, zmogljivosti shranjevanja, zmogljivosti praznjenja in življenjske dobe. Koloidna svinčeno-kislinska baterija uporablja gel elektrolit in v njej ni proste tekočine. Pri enaki prostornini ima elektrolit veliko kapaciteto, veliko toplotno kapaciteto in močno sposobnost odvajanja toplote, kar preprečuje pojav toplotnega uhajanja, značilen za običajne baterije; korozija elektrodne plošče je šibka zaradi nizke koncentracije elektrolita; koncentracija je enakomerna in ni stratifikacije elektrolita.

Navadna svinčeno-kislinska baterija je vrsta baterije, katere elektroda je v glavnem izdelana iz svinca in njegovega oksida, elektrolit pa je raztopina žveplove kisline. V stanju praznjenja svinčeno-kislinske baterije je glavna sestavina pozitivne elektrode svinčev dioksid, glavna sestavina negativne elektrode pa svinec; v stanju polnjenja sta glavni sestavini pozitivne in negativne elektrode svinčev sulfat. Nazivna napetost enocelične svinčeno-kislinske baterije je 2,0 V, ki jo je mogoče izprazniti na 1,5 V in napolniti na 2,4 V; v praksi se šest enoceličnih svinčeno-kislinskih baterij pogosto uporablja zaporedno za tvorbo nominalne 12 V svinčeno-kislinske baterije, pa tudi 24 V, 36 V, 48 V itd.

Njegove prednosti vključujejo predvsem: varno tesnjenje, sistem za odzračevanje, enostavno vzdrževanje, dolgo življenjsko dobo, stabilno kakovost, visoko zanesljivost in brez vzdrževanja; Slabost je, da je onesnaženje s svincem veliko in gostota energije nizka (torej pretežka).

2. Litijeva baterija
"Litijeva baterija" je vrsta baterije z litijevo kovino ali litijevo zlitino kot katodnim materialom in nevodno raztopino elektrolita. Razdeljena je v dve kategoriji: litijeva kovinska baterija in litijeva ionska baterija.

Litij-kovinske baterije običajno uporabljajo manganov dioksid kot katodni material, kovinski litij ali njegovo zlitino kot katodni material in nevodno raztopino elektrolita. Litij-ionske baterije običajno uporabljajo litijeve zlitine kovinskih oksidov kot katodni material, grafit kot katodni material in nevodne elektrolite. Litij-ionske baterije ne vsebujejo kovinskega litija in jih je mogoče ponovno napolniti. Litijeva baterija, ki jo uporabljamo za shranjevanje energije, je litij-ionska baterija, imenovana "litijeva baterija".

Litijeve baterije, ki se uporabljajo v sistemih za shranjevanje energije, vključujejo predvsem: litijeve železove fosfatne baterije, ternarne litijeve baterije in litijeve manganatne baterije. Posamezne baterije imajo visoko napetost, širok razpon delovnih temperatur, visoko specifično energijo in učinkovitost ter nizko stopnjo samopraznjenja. Varnost in življenjsko dobo je mogoče izboljšati z uporabo zaščitnih in izenačevalnih vezij. Zato so litijeve baterije zaradi svoje relativno zrele industrijske verige, varnosti, zanesljivosti in okolju prijaznosti postale prva izbira za elektrarne za shranjevanje energije.

Njegove glavne prednosti so: dolga življenjska doba, visoka gostota shranjevalne energije, majhna teža in močna prilagodljivost; slabosti so slaba varnost, enostavna eksplozija, visoki stroški in omejeni pogoji uporabe.

Litijev železov fosfat
Litij-železov fosfatni akumulator se nanaša na litij-ionski akumulator, ki kot katodni material uporablja litij-železov fosfat. Katodni materiali litij-ionskih baterij vključujejo predvsem litijev kobalat, litijev manganat, litijev nikljev oksid, ternarne materiale, litijev železov fosfat itd. Litijev kobalat je katodni material, ki ga uporablja večina litij-ionskih baterij.

Litijev železov fosfat kot material za litijeve baterije se je pojavil šele v zadnjih letih. Leta 2005 je bila na Kitajskem razvita litijeva železov fosfatna baterija z veliko kapaciteto. Njena varnostna zmogljivost in življenjska doba cikla sta neprimerljivi z drugimi materiali. Življenjska doba cikla polnjenja in praznjenja 1C doseže 2000-krat. Preobremenitvena napetost ene baterije je 30 V, zato ne bo zgorela ali predrta, ne bo eksplodirala. Litijeve ionske baterije z veliko kapaciteto, izdelane iz litijevega železovega fosfatnega katodnega materiala, so lažje za serijsko uporabo, da zadostijo potrebam po pogostem polnjenju in praznjenju električnih vozil.

Litijev železov fosfat je nestrupen, ne onesnažuje, varen, surovina je široko dostopna, poceni, ima dolgo življenjsko dobo in druge prednosti. Je idealen katodni material za litij-ionske baterije nove generacije. Litij-železov fosfat ima tudi svoje slabosti. Na primer, gostota tampiranja katodnega materiala litijevega železovega fosfata je majhna, prostornina litij-železovega fosfatnega akumulatorja z enako kapaciteto pa je večja kot pri litij-ionskih baterijah, kot je litijev kobalat, zato nima prednosti pri mikro baterijah.

Zaradi inherentnih lastnosti litijevega železovega fosfata je njegova nizkotemperaturna zmogljivost slabša od drugih katodnih materialov, kot je litijev manganat. Na splošno je lahko za eno samo celico (upoštevajte, da gre za eno samo celico in ne za baterijski sklop) izmerjena nizkotemperaturna zmogljivost baterijskega sklopa nekoliko višja.

To je povezano s pogoji odvajanja toplote), njegova stopnja ohranjanja kapacitete je približno 60~70 % pri 0 ℃, 40~55 % pri -10 ℃ in 20~40 % pri -20 ℃. Tako nizkotemperaturna zmogljivost očitno ne more izpolniti zahtev uporabe napajanja. Trenutno so nekateri proizvajalci izboljšali nizkotemperaturno delovanje litijevega železovega fosfata z izboljšanjem elektrolitnega sistema, izboljšanjem formule pozitivne elektrode, izboljšanjem lastnosti materiala in izboljšanjem zasnove celične strukture.

Ternarna litijeva baterija
Ternarna polimerna litijeva baterija se nanaša na litijevo baterijo, katere katodni material je litijev nikelj kobalt manganat (Li (NiCoMn)O2). Ternarni kompozitni katodni material je izdelan iz nikljeve soli, kobaltove soli in manganove soli kot surovin. Razmerje niklja, kobalta in mangana v ternarni polimerni litijevi bateriji je mogoče prilagoditi glede na dejanske potrebe. Baterija s ternarnim materialom kot katodo ima v primerjavi z litijevo kobaltovo baterijo višjo varnost, vendar je njena napetost prenizka.

Njegove glavne prednosti so: dobra ciklična zmogljivost; Slabost je, da je uporaba omejena. Vendar pa se zaradi zaostrovanja domačih politik glede ternarnih litijevih baterij razvoj ternarnih litijevih baterij običajno upočasni.

Litij-manganatna baterija
Litij-manganatna baterija je eden bolj obetavnih litij-ionskih katodnih materialov. V primerjavi s tradicionalnimi katodnimi materiali, kot je litijev kobalat, ima litijev manganat prednosti bogatih virov, nizkih stroškov, brez onesnaževanja, dobre varnosti, dobre množilne zmogljivosti itd. Je idealen katodni material za energetske baterije. Vendar pa njegova slaba ciklična zmogljivost in elektrokemijska stabilnost močno omejujeta njegovo industrializacijo. Litijev manganat vključuje predvsem spinel litijev manganat in večplastni litijev manganat. Spinel litijev manganat ima stabilno strukturo in ga je enostavno izvesti v industrijski proizvodnji. Današnji tržni izdelki imajo vsi to strukturo. Spinel litijev manganat spada v kubični kristalni sistem, prostorska skupina Fd3m, s teoretično specifično kapaciteto 148 mAh/g. Zaradi tridimenzionalne tunelske strukture se lahko litijevi ioni reverzibilno odstranijo iz spinelne mreže, ne da bi povzročili kolaps strukture, zato ima odlično zmogljivost povečave in stabilnost.

3. NiMH baterija
NiMH baterija je vrsta baterije z dobro zmogljivostjo. Pozitivna aktivna snov nikelj-vodikove baterije je Ni(OH)2 (imenovan NiO elektroda), negativna aktivna snov je kovinski hidrid, imenovan tudi zlitina za shranjevanje vodika (imenovana elektroda za shranjevanje vodika), elektrolit pa je 6 mol/L raztopina kalijevega hidroksida.

Nikelj-metalhidridne baterije so razdeljene na visokonapetostne nikelj-metalhidridne baterije in nizkonapetostne nikelj-metalhidridne baterije.

Nizkonapetostna nikelj-metalhidridna baterija ima naslednje značilnosti: (1) Napetost baterije je 1,2~1,3 V, kar je enakovredno nikelj-kadmijevi bateriji; (2) Visoka energijska gostota, več kot 1,5-krat večja od gostote nikelj-kadmijeve baterije; (3) Hitro polnjenje in praznjenje, dobra zmogljivost pri nizkih temperaturah; (4) Zatesnjena, močna odpornost proti preobremenitvi in ​​praznjenju; (5) Brez nastajanja dendritičnih kristalov, kar lahko prepreči kratek stik v bateriji; (6) Varna in zanesljiva, brez onesnaževanja okolja, brez spominskega učinka itd.

Visokonapetostna nikelj-vodikova baterija ima naslednje značilnosti: (1) Visoka zanesljivost. Ima dobro zaščito pred prekomernim praznjenjem in preobremenitvijo, prenese visoko stopnjo praznjenja in ne tvori dendritov. Ima dobre specifične lastnosti. Njena specifična masna kapaciteta je 60 A · h/kg, kar je 5-krat več kot pri nikelj-kadmijevi bateriji. (2) Dolga življenjska doba, do tisočkrat. (3) Popolnoma zaprta, manj vzdrževanja. (4) Odlična nizka temperatura, kapaciteta se pri -10 ℃ ne spremeni bistveno.

Glavne prednosti NiMH baterij so: visoka energijska gostota, hitro polnjenje in praznjenje, majhna teža, dolga življenjska doba, brez onesnaževanja okolja; slabosti so rahel spominski učinek, več težav z upravljanjem in enostavno oblikovanje taljenja posameznega separatorja baterije.

4. Pretočna celica
Pretočna baterija s tekočino je nova vrsta baterije. Tekoče pretočna baterija je visokozmogljiva baterija, ki uporablja pozitivni in negativni elektrolit za ločevanje in ločeno kroženje. Ima značilnosti visoke zmogljivosti, širokega področja uporabe (okolje) in dolge življenjske dobe. Trenutno je nov energetski izdelek.

Tekoče pretočne baterije se običajno uporabljajo v sistemu elektrarn za shranjevanje energije, ki je sestavljen iz skladovnice, enote za shranjevanje in dovajanje raztopine elektrolita ter krmilne in upravljalne enote itd. Jedro je sestavljeno iz skladovnice (skladovnica je sestavljena iz več deset celic za oksidacijsko-redukcijsko reakcijo) in ene same celice za polnjenje in praznjenje v skladu s posebnimi zahtevami, ki so zaporedno povezane, njena struktura pa je podobna strukturi skladovnice gorivnih celic.

Vanadijeva pretočna baterija je nova vrsta opreme za shranjevanje energije. Uporablja se lahko ne le kot podporna naprava za shranjevanje energije za procese proizvodnje sončne in vetrne energije, temveč tudi za zmanjšanje konic električnega omrežja za izboljšanje stabilnosti električnega omrežja in zagotavljanje varnosti električnega omrežja. Njene glavne prednosti so: prilagodljiva postavitev, dolga življenjska doba, hitri odzivni časi in odsotnost škodljivih emisij; pomanjkljivost je, da se gostota energije močno spreminja.

5. Natrijev žveplov akumulator
Natrijev žveplov akumulator je sestavljen iz pozitivnega pola, negativnega pola, elektrolita, membrane in lupine. Za razliko od običajnih sekundarnih akumulatorjev (svinčeno-kislinskih akumulatorjev, nikelj-kadmijevih akumulatorjev itd.) je natrijev žveplov akumulator sestavljen iz staljene elektrode in trdnega elektrolita. Aktivna snov negativnega pola je staljena kovina natrij, aktivna snov pozitivnega pola pa tekoče žveplo in staljeni natrijev polisulfid. Sekundarni akumulator ima kovino natrij kot negativno elektrodo, žveplo kot pozitivno elektrodo in keramično cev kot separator elektrolitov. Pod določeno delovno stopnjo lahko natrijevi ioni reverzibilno reagirajo z žveplom skozi elektrolitno membrano, kar povzroči sproščanje in shranjevanje energije.

Kot nova vrsta kemičnega vira energije se je ta vrsta baterije od svojega nastanka močno razvila. Natrijevo-žveplova baterija je majhna, ima veliko kapaciteto, dolgo življenjsko dobo in visoko učinkovitost. Široko se uporablja za shranjevanje električne energije, kot so odpravljanje konic in zapolnjevanje dolin, zasilno napajanje in proizvodnja vetrne energije.

Njegove glavne prednosti so naslednje: 1) Ima višjo specifično energijo (tj. efektivno električno energijo na enoto mase ali enoto prostornine baterije). Njegova teoretična specifična energija je 760 Wh/kg, kar dejansko presega 150 Wh/kg, kar je 3-4-krat več kot pri svinčeno-kislinskih baterijah. 2) Hkrati se lahko prazni z velikim tokom in veliko močjo. Gostota praznilnega toka lahko običajno doseže 200-300 mA/cm2 in v trenutku sprosti 3-krat več energije kot prej; 3) Visoka učinkovitost polnjenja in praznjenja.

Natrijev žveplov akumulator ima tudi pomanjkljivosti. Njegova delovna temperatura je 300–350 ℃, zato je treba akumulator med delovanjem segrevati in ohranjati topel. Vendar pa je to težavo mogoče učinkovito rešiti z uporabo visokozmogljive tehnologije vakuumske toplotne izolacije.

6. Svinčeno-ogljikov akumulator
Svinčevo-ogljikov akumulator je vrsta kapacitivnega svinčevo-kislinskega akumulatorja, ki je tehnologija, razvita iz tradicionalnega svinčevo-kislinskega akumulatorja. Z dodajanjem aktivnega oglja na negativni pol akumulatorja lahko znatno podaljša življenjsko dobo svinčevo-kislinskega akumulatorja.

Svinčevo-ogljikova baterija je nova vrsta superbaterije, ki združuje svinčevo-kislinsko baterijo in superkondenzator: ne le izkorišča prednosti takojšnjega polnjenja z veliko kapaciteto superkondenzatorja, temveč tudi specifično energijsko prednost svinčevo-kislinske baterije ter ima zelo dobro zmogljivost polnjenja in praznjenja – popolnoma se napolni v 90 minutah (če se svinčevo-kislinska baterija polni in prazni na ta način, je njena življenjska doba manjša od 30-krat). Poleg tega se zaradi dodatka ogljika (grafena) prepreči pojav sulfacije negativne elektrode, kar zmanjša faktor odpovedi baterije v preteklosti in podaljša njeno življenjsko dobo.

Svinčevo-ogljikova baterija je mešanica asimetričnega superkondenzatorja in svinčevo-kislinske baterije v obliki notranje vzporedne povezave. Kot nova vrsta superbaterije je svinčevo-ogljikova baterija kombinacija tehnologij svinčevo-kislinske baterije in superkondenzatorja. Je baterija za shranjevanje energije z dvojno funkcijo, ki ima tako kapacitivne kot tudi akumulatorske lastnosti. Zato ne le v celoti izkoristi prednosti takojšnjega polnjenja superkondenzatorja z veliko kapaciteto, temveč tudi v celoti izkoristi energetske prednosti svinčevo-kislinskih baterij, ki jih je mogoče popolnoma napolniti v eni uri. Ima dobro zmogljivost polnjenja in praznjenja. Zaradi uporabe tehnologije svinčevo-ogljikove baterije je zmogljivost svinčevo-ogljikove baterije veliko boljša od zmogljivosti tradicionalnih svinčevo-kislinskih baterij in se lahko uporablja v vozilih z novo energijo, kot so hibridna električna vozila, električna kolesa in druga področja; uporablja se lahko tudi na področju shranjevanja nove energije, kot sta proizvodnja vetrne energije in shranjevanje energije.