DKSESS 100KW OFF GRID/HYBRIDNÝ VŠETKOVÝ SOLÁRNY SYSTÉM

Porovnanie batérií v systéme skladovania energie
Typ batérie je chemický typ batérie. Podľa zvoleného typu batérie sa delí na olovené batérie, lítiové batérie, nikel-vodíkové batérie, prietokové batérie (vanádové batérie), sodíkovo-sírové batérie, oloveno-uhlíkové batérie atď.

1. Olovená batéria
Olovené batérie sa delia na koloidné a kvapalné (tzv. bežné olovené batérie). Tieto dva typy batérií sa používajú v rôznych regiónoch. Koloidná batéria má silnú odolnosť voči chladu a jej prevádzková energetická účinnosť je pri teplote pod 15 °C oveľa lepšia ako u kvapalnej batérie a jej tepelná izolácia je vynikajúca.

Koloidná olovená batéria je vylepšením bežnej olovenej batérie s tekutým elektrolytom. Koloidný elektrolyt sa používa ako náhrada za kyselinu sírovú, ktorá je lepšia ako bežná batéria z hľadiska bezpečnosti, skladovacej kapacity, vybíjacieho výkonu a životnosti. Koloidná olovená batéria používa gélový elektrolyt a vo vnútri nie je žiadna voľná kvapalina. Pri rovnakom objeme má elektrolyt veľkú kapacitu, veľkú tepelnú kapacitu a silnú schopnosť odvádzať teplo, čo môže zabrániť fenoménu tepelného úniku bežných batérií; korózia elektródových dosiek je slabá v dôsledku nízkej koncentrácie elektrolytu; koncentrácia je rovnomerná a nedochádza k stratifikácii elektrolytu.

Bežná olovená batéria je druh batérie, ktorej elektróda je vyrobená prevažne z olova a jeho oxidu a elektrolytom je roztok kyseliny sírovej. V stave vybitia olovenej batérie je hlavnou zložkou kladnej elektródy oxid olovnatý a hlavnou zložkou zápornej elektródy je olovo. V stave nabíjania sú hlavnými zložkami kladnej a zápornej elektródy síran olovnatý. Menovité napätie jednočlánkovej olovenej batérie je 2,0 V, pričom sa dá vybiť na 1,5 V a nabiť na 2,4 V. V praxi sa často používa šesť jednočlánkových olovených batérií zapojených do série na vytvorenie olovenej batérie s nominálnym napätím 12 V, ako aj 24 V, 36 V, 48 V atď.

Medzi jeho výhody patrí najmä: bezpečné utesnenie, systém odvzdušňovania, jednoduchá údržba, dlhá životnosť, stabilná kvalita, vysoká spoľahlivosť a bezúdržbová prevádzka; Nevýhodou je veľké znečistenie olovom a nízka hustota energie (t. j. príliš vysoká).

2. Lítiová batéria
„Lítiová batéria“ je druh batérie s lítium-kovovou alebo lítiovou zliatinou ako katódovým materiálom a nevodným elektrolytovým roztokom. Delí sa na dve kategórie: lítium-kovová batéria a lítium-iónová batéria.

Lítiovo-kovové batérie vo všeobecnosti používajú ako katódový materiál oxid manganičitý, ako katódový materiál kovové lítium alebo jeho zliatinu a používajú nevodný roztok elektrolytu. Lítiovo-iónové batérie vo všeobecnosti používajú ako katódový materiál zliatiny lítia a kovových oxidov, ako katódový materiál grafit a nevodné elektrolyty. Lítiovo-iónové batérie neobsahujú kovové lítium a možno ich nabíjať. Lítiová batéria, ktorú používame na skladovanie energie, je lítiovo-iónová batéria, označovaná ako „lítiová batéria“.

Lítiové batérie používané v systémoch na skladovanie energie zahŕňajú najmä: lítium-železito-fosfátové batérie, ternárne lítium-manganátové batérie. Jednoduchá batéria má vysoké napätie, široký rozsah pracovných teplôt, vysokú špecifickú energiu a účinnosť a nízku mieru samovybíjania. Bezpečnosť a životnosť je možné zlepšiť použitím ochranných a vyrovnávacích obvodov. Preto, berúc do úvahy výhody a nevýhody rôznych batérií, sa lítiové batérie stali prvou voľbou pre elektrárne na skladovanie energie vďaka ich relatívne vyspelej priemyselnej štruktúre, bezpečnosti, spoľahlivosti a šetrnosti k životnému prostrediu.

Jeho hlavné výhody sú: dlhá životnosť, vysoká hustota akumulačnej energie, nízka hmotnosť a silná prispôsobivosť; nevýhody sú nízka bezpečnosť, ľahká explózia, vysoké náklady a obmedzené podmienky použitia.

Fosforečnan lítno-železitý
Lítium-železitophosfátová batéria označuje lítium-iónovú batériu, ktorá ako katódový materiál používa fosforečnan lítium-železitý. Katódové materiály lítium-iónových batérií zahŕňajú najmä kobalát lítium, mangán lítium, oxid lítium-nikel, ternárne materiály, fosforečnan lítium-železitý atď. Kobalát lítium je katódový materiál používaný vo väčšine lítium-iónových batérií.

Lítium-železitý fosfát ako materiál pre lítiové batérie sa objavil až v posledných rokoch. V roku 2005 bola v Číne vyvinutá veľkokapacitná lítium-železitý fosfátová batéria. Jej bezpečnostné vlastnosti a životnosť sú neporovnateľné s inými materiálmi. Životnosť 1C nabíjania a vybíjania dosahuje 2000-násobok. Prebíjacie napätie jednej batérie je 30 V, takže sa nezhorí, neprepichne a nevybuchne. Lítium-iónové batérie s veľkou kapacitou vyrobené z katódových materiálov z lítium-železitý fosfátu sa ľahšie používajú v sérii, aby sa splnili potreby častého nabíjania a vybíjania elektrických vozidiel.

Fosforečnan lítium-železitý je netoxický, neznečisťujúci, bezpečný, so široko dostupnými surovinami, lacný, s dlhou životnosťou a ďalšími výhodami. Je ideálnym katódovým materiálom pre lítium-iónové batérie novej generácie. Lítium-železité batérie majú aj svoje nevýhody. Napríklad hustota katódového materiálu fosfátu lítium-železitý je malá a objem batérie s rovnakou kapacitou je väčší ako pri lítium-iónových batériách, ako je lítium-kobalát, takže nemá žiadne výhody v mikro batériách.

Vzhľadom na inherentné vlastnosti fosforečnanu lítno-železitého je jeho nízkoteplotný výkon horší ako u iných katódových materiálov, ako je napríklad mangán lítny. Vo všeobecnosti môže byť pre jeden článok (treba poznamenať, že ide o jeden článok, nie o batériový blok) nameraný nízkoteplotný výkon batériového bloku o niečo vyšší.

Súvisí to s podmienkami odvodu tepla), jeho miera udržania kapacity je približne 60 ~ 70 % pri 0 ℃, 40 ~ 55 % pri -10 ℃ a 20 ~ 40 % pri -20 ℃. Takýto nízkoteplotný výkon zjavne nemôže spĺňať požiadavky na použitie napájacieho zdroja. V súčasnosti niektorí výrobcovia zlepšili nízkoteplotný výkon fosforečnanu lítium-železité vylepšením elektrolytového systému, vylepšením zloženia kladnej elektródy, zlepšením materiálových vlastností a zlepšením dizajnu štruktúry článku.

Ternárna lítiová batéria
Ternárna polymérová lítiová batéria označuje lítiovú batériu, ktorej katódovým materiálom je lítium-nikel-kobalt-manganát (Li (NiCoMn)O2) ako ternárny katódový materiál. Ternárny kompozitný katódový materiál je vyrobený zo soli niklu, kobaltu a mangánu ako surovín. Podiel niklu, kobaltu a mangánu v ternárnej polymérovej lítiovej batérii je možné upraviť podľa skutočných potrieb. Batéria s ternárnym materiálom ako katódou má v porovnaní s lítium-kobaltovou batériou vyššiu bezpečnosť, ale jej napätie je príliš nízke.

Jeho hlavné výhody sú: dobrý cyklický výkon; nevýhodou je obmedzené použitie. Avšak kvôli sprísneniu domácich politík týkajúcich sa ternárnych lítiových batérií má vývoj ternárnych lítiových batérií tendenciu sa spomaľovať.

Lítium-manganátová batéria
Lítium-manganátová batéria je jedným z najsľubnejších lítium-iónových katódových materiálov. V porovnaní s tradičnými katódovými materiálmi, ako je lítium-kobalát, má lítium-manganát výhody bohatých zdrojov, nízkych nákladov, žiadneho znečistenia, dobrej bezpečnosti, dobrého multiplikačného výkonu atď. Je ideálnym katódovým materiálom pre výkonové batérie. Jeho nízky cyklický výkon a elektrochemická stabilita však výrazne obmedzujú jeho industrializáciu. Lítium-manganát zahŕňa hlavne spinel-lítium-manganát a vrstevnatý lítium-manganát. Spinel-lítium-manganát má stabilnú štruktúru a ľahko sa dá priemyselne vyrobiť. Dnešné produkty na trhu majú všetky túto štruktúru. Spinel-lítium-manganát patrí do kubickej kryštálovej sústavy, priestorová skupina Fd3m a teoretická špecifická kapacita je 148 mAh/g. Vďaka trojrozmernej tunelovej štruktúre sa lítiové ióny môžu reverzibilne uvoľňovať zo spinelu bez toho, aby spôsobili kolaps štruktúry, takže má vynikajúci zväčšovací výkon a stabilitu.

3. NiMH batéria
NiMH batéria je druh batérie s dobrým výkonom. Kladnou aktívnou látkou nikel-vodíkovej batérie je Ni (OH)2 (nazývaná NiO elektróda), zápornou aktívnou látkou je hydrid kovu, nazývaný aj zliatina na uchovávanie vodíka (nazývaná elektróda na uchovávanie vodíka) a elektrolytom je roztok hydroxidu draselného s koncentráciou 6 mol/l.

Nikel-metalhydridové batérie sa delia na vysokonapäťové nikel-metalhydridové batérie a nízkonapäťové nikel-metalhydridové batérie.

Nízkonapäťová nikel-metalhydridová batéria má nasledujúce vlastnosti: (1) Napätie batérie je 1,2 ~ 1,3 V, čo je ekvivalent nikel-kadmiovej batérie; (2) Vysoká energetická hustota, viac ako 1,5-krát vyššia ako hustota nikel-kadmiovej batérie; (3) Rýchle nabíjanie a vybíjanie, dobrý výkon pri nízkych teplotách; (4) Utesňovateľná, silná odolnosť proti prebíjaniu a vybíjaniu; (5) Nevznikajú dendritické kryštály, čo môže zabrániť skratu v batérii; (6) Bezpečná a spoľahlivá, neznečisťuje životné prostredie, nemá pamäťový efekt atď.

Vysokonapäťová nikel-vodíková batéria má nasledujúce vlastnosti: (1) Vysoká spoľahlivosť. Má dobrú ochranu proti prebíjaniu a prebíjaniu, odoláva vysokej rýchlosti nabíjania a netvorí sa v nej dendrit. Má dobré špecifické vlastnosti. Jej špecifická hmotnostná kapacita je 60 A · h/kg, čo je 5-krát viac ako u nikel-kadmiovej batérie. (2) Dlhá životnosť, až tisíckrát. (3) Plne utesnená, menej údržbová. (4) Výkon pri nízkych teplotách je vynikajúci a kapacita sa pri -10 ℃ výrazne nemení.

Hlavné výhody NiMH batérií sú: vysoká energetická hustota, rýchle nabíjanie a vybíjanie, nízka hmotnosť, dlhá životnosť, žiadne znečistenie životného prostredia; Nevýhodami sú mierny pamäťový efekt, viac problémov s riadením a ľahko sa vytvárajúci separátor pre jednotlivé batérie, ktorý sa taví.

4. Prietoková cela
Prietoková batéria je nový typ batérie. Prietoková batéria je vysokovýkonná batéria, ktorá využíva kladný a záporný elektrolyt na oddelenie a samostatnú cirkuláciu. Má vlastnosti vysokej kapacity, širokého použitia (prostredie) a dlhej životnosti. V súčasnosti je to nový energetický produkt.

Prietoková batéria sa všeobecne používa v systéme elektrární na skladovanie energie, ktoré pozostávajú zo zásobníka, jednotky na skladovanie a dodávku roztoku elektrolytu a jednotky na riadenie atď. Jadro sa skladá zo zásobníka (zásobník sa skladá z desiatok článkov na oxidačno-redukčnú reakciu) a jedného článku na nabíjanie a vybíjanie podľa špecifických požiadaviek v sérii a jeho štruktúra je podobná štruktúre zásobníka palivových článkov.

Vanádová prietoková batéria je nový typ zariadenia na skladovanie energie. Môže sa použiť nielen ako podporné zariadenie na skladovanie energie pre procesy výroby solárnej a veternej energie, ale môže sa použiť aj na odstraňovanie špičiek v elektrickej sieti, aby sa zlepšila stabilita elektrickej siete a zabezpečila jej bezpečnosť. Jej hlavnými výhodami sú: flexibilné usporiadanie, dlhá životnosť, rýchle reakčné časy a žiadne škodlivé emisie. Nevýhodou je, že hustota energie sa značne mení.

5. Sodík-sírová batéria
Sodíkovo-sírová batéria sa skladá z kladného pólu, záporného pólu, elektrolytu, membrány a plášťa. Na rozdiel od bežných sekundárnych batérií (olovené batérie, nikel-kadmiové batérie atď.) sa sodíkovo-sírová batéria skladá z roztavenej elektródy a pevného elektrolytu. Aktívnou látkou záporného pólu je roztavený kovový sodík a aktívnou látkou kladného pólu je kvapalná síra a roztavený polysulfid sodný. Sekundárna batéria má kovový sodík ako zápornú elektródu, síru ako kladnú elektródu a keramickú trubicu ako odlučovač elektrolytu. Pri určitom prevádzkovom stupni môžu sodíkové ióny reverzibilne reagovať so sírou cez elektrolytickú membránu za vzniku a ukladania energie.

Ako nový typ chemického zdroja energie sa tento druh batérie od svojho vzniku výrazne vyvinul. Sodíkovo-sírová batéria má malú veľkosť, veľkú kapacitu, dlhú životnosť a vysokú účinnosť. Široko sa používa na skladovanie elektrickej energie, ako je napríklad vyrovnávanie špičiek a vypĺňanie údolí, núdzové napájanie a výroba veternej energie.

Jeho hlavné výhody sú nasledovné: 1) Má vyššiu špecifickú energiu (t. j. efektívnu elektrickú energiu na jednotku hmotnosti alebo jednotku objemu batérie). Jeho teoretická špecifická energia je 760 Wh/kg, čo v skutočnosti presiahlo 150 Wh/kg, čo je 3-4-krát viac ako u olovených batérií. 2) Zároveň sa dokáže vybíjať veľkým prúdom a vysokým výkonom. Jeho hustota vybíjacieho prúdu môže vo všeobecnosti dosiahnuť 200-300 mA/cm2 a dokáže okamžite uvoľniť 3-násobok svojej vlastnej energie; 3) Vysoká účinnosť nabíjania a vybíjania.

Sodíkovo-sírová batéria má tiež nedostatky. Jej pracovná teplota je 300 – 350 ℃, takže batériu je potrebné počas prevádzky zahrievať a udržiavať v teple. Tento problém sa však dá účinne vyriešiť použitím vysokovýkonnej technológie vákuovej tepelnej izolácie.

6. Oloveno-uhlíková batéria
Oloveno-uhlíková batéria je druh kapacitnej oloveno-kyselinovej batérie, čo je technológia vyvinutá z tradičnej oloveno-kyselinovej batérie. Pridaním aktívneho uhlia k zápornému pólu batérie môže výrazne predĺžiť jej životnosť.

Oloveno-uhlíková batéria je nový typ superbatérie, ktorá kombinuje oloveno-kyselinovú batériu a superkondenzátor: nielenže využíva výhody okamžitého nabíjania s veľkou kapacitou superkondenzátora, ale tiež využíva špecifickú energetickú výhodu oloveno-kyselinovej batérie a má veľmi dobrý výkon pri nabíjaní a vybíjaní - možno ju úplne nabiť za 90 minút (ak sa oloveno-kyselinová batéria nabíja a vybíja týmto spôsobom, jej životnosť je kratšia ako 30-krát). Navyše, vďaka pridaniu uhlíka (grafénu) sa zabraňuje javu sulfatácie zápornej elektródy, čo znižuje faktor zlyhania batérie v minulosti a predlžuje jej životnosť.

Oloveno-uhlíková batéria je kombináciou asymetrického superkondenzátora a oloveno-kyselinovej batérie vo forme vnútorného paralelného zapojenia. Ako nový typ superbatérie je oloveno-uhlíková batéria kombináciou technológií oloveno-kyselinovej batérie a superkondenzátora. Je to dvojúčelová batéria na ukladanie energie s kapacitnými aj batériovými charakteristikami. Preto nielenže plne využíva výhody okamžitého nabíjania superkondenzátora s veľkou kapacitou, ale tiež plne využíva energetické výhody oloveno-kyselinových batérií, ktoré sa dajú úplne nabiť za hodinu. Má dobrý nabíjací a vybíjací výkon. Vďaka použitiu oloveno-uhlíkovej technológie je výkon oloveno-uhlíkovej batérie oveľa lepší ako u tradičných oloveno-kyselinových batérií a možno ju použiť v nových energetických vozidlách, ako sú hybridné elektrické vozidlá, elektrické bicykle a iné oblasti; možno ju použiť aj v oblasti nových energetických skladovaní, ako je výroba veternej energie a skladovanie energie.