DKSESS 100KW OFF GRID/ХИБРИДНА ВСИЧКО В ЕДНО СЛЪНЧЕВА ЕНЕРГИЙНА СИСТЕМА

Сравнение на батериите в системата за съхранение на енергия
Типът акумулатор на енергия е химически акумулатор на енергия. В зависимост от избрания тип батерия, той може да бъде разделен на оловно-киселинни батерии, литиево-йонни батерии, никел-водородни батерии, батерии с течен поток (ванадиеви батерии), натриево-серни батерии, оловно-въглеродни батерии и др.

1. Оловно-киселинна батерия
Оловно-киселинните батерии са колоидни и течни (т.нар. обикновени оловно-киселинни батерии). Тези два вида батерии се използват в различните региони. Колоидните батерии имат силна устойчивост на студ, енергийната им ефективност е много по-добра от тази на течните батерии при температура под 15°C, а топлоизолационните им характеристики са отлични.

Колоидната оловно-киселинна батерия е подобрение на обикновената оловно-киселинна батерия с течен електролит. Колоидният електролит се използва за заместване на сярнокиселинния електролит, който е по-добър от обикновената батерия по отношение на безопасност, капацитет за съхранение, производителност на разреждане и експлоатационен живот. Колоидната оловно-киселинна батерия използва гел електролит и няма свободна течност вътре. При един и същ обем електролитът има голям капацитет, голям топлинен капацитет и силна способност за разсейване на топлината, което може да избегне феномена на термично претоварване, характерен за обикновените батерии; корозията на електродните пластини е слаба поради ниската концентрация на електролит; концентрацията е равномерна и няма стратификация на електролита.

Обикновената оловно-киселинна батерия е вид батерия, чийто електрод е направен главно от олово и неговия оксид, а електролитът е разтвор на сярна киселина. В състояние на разреждане на оловно-киселинната батерия основният компонент на положителния електрод е оловен диоксид, а основният компонент на отрицателния електрод е олово; в състояние на зареждане основните компоненти на положителния и отрицателния електрод са оловен сулфат. Номиналното напрежение на едноклетъчна оловно-киселинна батерия е 2.0V, като може да се разреди до 1.5V и да се зареди до 2.4V; В практиката шест едноклетъчни оловно-киселинни батерии често се използват последователно, за да образуват оловно-киселинна батерия с номинално напрежение 12V, както и 24V, 36V, 48V и др.

Предимствата му включват главно: безопасно уплътняване, система за освобождаване на въздух, лесна поддръжка, дълъг експлоатационен живот, стабилно качество, висока надеждност и липса на поддръжка; Недостатъкът е, че замърсяването с олово е голямо, а енергийната плътност е ниска (т.е. твърде тежка).

2. Литиева батерия
„Литиева батерия“ е вид батерия с литиев метал или литиева сплав като катоден материал и неводен електролитен разтвор. Тя се разделя на две категории: литиево-метална батерия и литиево-йонна батерия.

Литиево-металните батерии обикновено използват манганов диоксид като катоден материал, метален литий или негова метална сплав като катоден материал и използват неводен електролитен разтвор. Литиево-йонните батерии обикновено използват литиеви сплави и метални оксиди като катодни материали, графит като катодни материали и неводни електролити. Литиево-йонните батерии не съдържат метален литий и могат да се презареждат. Литиевата батерия, която използваме за съхранение на енергия, е литиево-йонна батерия, наричана още „литиева батерия“.

Литиевите батерии, използвани в системите за съхранение на енергия, включват главно: литиево-железен фосфат, троен литиев батериен и литиево-манганатен батериен. Единичните батерии имат високо напрежение, широк работен температурен диапазон, висока специфична енергия и ефективност, както и ниска степен на саморазреждане. Безопасността и животът им могат да бъдат подобрени чрез използване на защитни и изравнителни вериги. Следователно, като се имат предвид предимствата и недостатъците на различните батерии, литиевите батерии са се превърнали в първи избор за електроцентрали за съхранение на енергия, поради относително зрялата си индустриална верига, безопасността, надеждността и екологичността.

Основните му предимства са: дълъг експлоатационен живот, висока плътност на съхранение на енергия, леко тегло и силна адаптивност; Недостатъците са лоша безопасност, лесна експлозия, висока цена и ограничени условия на употреба.

Литиево-железен фосфат
Литиево-железен фосфатен акумулатор е литиево-йонна батерия, използваща литиево-железен фосфат като катоден материал. Катодните материали на литиево-йонните батерии включват главно литиев кобалат, литиев манганат, литиево-никелов оксид, тройни материали, литиево-железен фосфат и др. Литиевият кобалат е катодният материал, използван в повечето литиево-йонни батерии.

Литиево-железен фосфат като материал за литиеви батерии се появи едва през последните години. През 2005 г. в Китай беше разработена литиево-железен фосфатна батерия с голям капацитет. Нейните показатели за безопасност и цикъл на живот са несравними с други материали. Цикълът на зареждане и разреждане от 1C достига 2000 пъти. Напрежението на презареждане на една батерия е 30V, което не изгаря, не се пробива и не експлодира. Литиево-йонните батерии с голям капацитет, изработени от литиево-железен фосфат катоден материал, са по-лесни за последователно използване, за да отговорят на нуждите на често зареждане и разреждане на електрически превозни средства.

Литиево-железният фосфат е нетоксичен, без замърсяване, безопасен, с широко разпространени суровини, евтин, с дълъг живот и други предимства. Той е идеален катоден материал за литиево-йонни батерии от ново поколение. Литиево-железният фосфат има и своите недостатъци. Например, плътността на трамбоване на катодния материал на литиево-железния фосфат е малка, а обемът на литиево-железния фосфат на батерията с еднакъв капацитет е по-голям от този на литиево-йонните батерии, като например литиев кобалат, така че няма предимства при микробатериите.

Поради присъщите характеристики на литиево-железния фосфат, неговите нискотемпературни характеристики са по-ниски от тези на други катодни материали, като например литиев манганат. Като цяло, за единична клетка (имайте предвид, че това е единична клетка, а не батерия), измерените нискотемпературни характеристики на батерията може да са малко по-високи.

Това е свързано с условията на разсейване на топлината), степента му на задържане на капацитет е около 60~70% при 0 ℃, 40~55% при -10 ℃ и 20~40% при -20 ℃. Такава нискотемпературна производителност очевидно не може да отговори на изискванията за употреба на захранването. В момента някои производители са подобрили нискотемпературната производителност на литиево-железния фосфат чрез подобряване на електролитната система, подобряване на формулата на положителния електрод, подобряване на материалните характеристики и подобряване на дизайна на клетъчната структура.

Тройна литиева батерия
Тройната полимерна литиева батерия се отнася до литиевата батерия, чийто катоден материал е троен катоден материал литиево-никел-кобалтов манганат (Li (NiCoMn)O2). Тройният композитен катоден материал е направен от никелова сол, кобалтова сол и манганова сол като суровини. Съотношението на никел, кобалт и манган в тройната полимерна литиева батерия може да се регулира според реалните нужди. Батерията с троен материал като катод има по-висока безопасност в сравнение с литиево-кобалтовата батерия, но напрежението ѝ е твърде ниско.

Основните му предимства са: добра циклична производителност; Недостатъкът е, че употребата е ограничена. Въпреки това, поради затягането на вътрешните политики относно тройните литиеви батерии, развитието на тройните литиеви батерии има тенденция да се забавя.

Литиево-манганатна батерия
Литиево-манганатните батерии са един от най-обещаващите литиево-йонни катодни материали. В сравнение с традиционните катодни материали като литиев кобалат, литиевият манганат има предимствата на богати ресурси, ниска цена, липса на замърсяване, добра безопасност, добри умножителни характеристики и др. Той е идеален катоден материал за батерии. Въпреки това, лошите му циклични характеристики и електрохимичната стабилност значително ограничават индустриализацията му. Литиевият манганат включва главно шпинел литиев манганат и слоест литиев манганат. Шпинел литиевият манганат има стабилна структура и е лесен за промишлено производство. Днешните пазарни продукти са с тази структура. Шпинел литиев манганат принадлежи към кубична кристална система, пространствена група Fd3m, а теоретичният специфичен капацитет е 148mAh/g. Благодарение на триизмерната тунелна структура, литиевите йони могат обратимо да се отделят от шпинелната решетка, без да се причинява колапс на структурата, така че има отлични характеристики на увеличение и стабилност.

3. Никел-метал-хидридна батерия
NiMH батерията е вид батерия с добри характеристики. Положителното активно вещество на никел-водородната батерия е Ni(OH)2 (наричан NiO електрод), отрицателното активно вещество е метален хидрид, наричан още сплав за съхранение на водород (наричан водороден електрод), а електролитът е 6mol/L разтвор на калиев хидроксид.

Никел-металхидридните батерии се разделят на високоволтови никел-металхидридни батерии и нисковолтови никел-металхидридни батерии.

Нисковолтовата никел-металхидридна батерия има следните характеристики: (1) Напрежението на батерията е 1,2~1,3 V, което е еквивалентно на никел-кадмиева батерия; (2) Висока енергийна плътност, повече от 1,5 пъти по-висока от тази на никел-кадмиева батерия; (3) Бързо зареждане и разреждане, добри нискотемпературни характеристики; (4) Херметически запечатваща се, силно устойчива на презареждане и разреждане; (5) Не образува дендритни кристали, което може да предотврати късо съединение в батерията; (6) Безопасна и надеждна, без замърсяване на околната среда, без ефект на паметта и др.

Високоволтовата никелово-водородна батерия има следните характеристики: (1) Висока надеждност. Има добра защита от преразреждане и презареждане, може да издържи на висока скорост на разреждане и не образува дендрити. Има добри специфични свойства. Специфичният ѝ масов капацитет е 60A · h/kg, което е 5 пъти повече от това на никел-кадмиевата батерия. (2) Дълъг живот на циклите, до хиляди пъти. (3) Напълно запечатана, по-малко поддръжка. (4) Отлични нискотемпературни характеристики, а капацитетът не се променя значително при -10 ℃.

Основните предимства на NiMH батериите са: висока енергийна плътност, бързо зареждане и разреждане, леко тегло, дълъг експлоатационен живот, липса на замърсяване на околната среда; Недостатъците са лек ефект на паметта, повече проблеми с управлението и лесното образуване на топящ се сепаратор за единична батерия.

4. Проточна клетка
Течнопроточната батерия е нов тип батерия. Течнопроточната батерия е високопроизводителна батерия, която използва положителен и отрицателен електролит за разделяне и циркулация поотделно. Тя се отличава с висок капацитет, широко поле на приложение (околна среда) и дълъг живот на цикъла. В момента е нов енергиен продукт.

Течно-проточните батерии обикновено се използват в системата на електроцентралите за съхранение на енергия, която се състои от стек, електролитен разтвор и устройство за съхранение и подаване на електролитен разтвор, устройство за управление и контрол и др. Ядрото е съставено от стек и (стекът е съставен от десетки клетки за окислително-редукционна реакция) и една клетка за зареждане и разреждане според специфичните изисквания, свързани последователно, а структурата им е подобна на тази на горивни клетки.

Ванадиевите проточни батерии са нов тип оборудване за съхранение на енергия. Те могат да се използват не само като поддържащо устройство за съхранение на енергия за процеси на производство на слънчева и вятърна енергия, но и за намаляване на пиковите натоварвания на електропреносната мрежа, за да се подобри стабилността на електропреносната мрежа и да се гарантира сигурността ѝ. Основните им предимства са: гъвкаво разположение, дълъг живот на електропреносната мрежа, бързо време за реакция и липса на вредни емисии; Недостатъкът е, че енергийната плътност варира значително.

5. Натриево-серна батерия
Натриево-серната батерия се състои от положителен полюс, отрицателен полюс, електролит, диафрагма и корпус. За разлика от обикновените вторични батерии (оловно-киселинни батерии, никел-кадмиеви батерии и др.), натриево-серната батерия се състои от разтопен електрод и твърд електролит. Активното вещество на отрицателния полюс е разтопен метален натрий, а активното вещество на положителния полюс е течна сяра и разтопен натриев полисулфид. Вторичната батерия има метален натрий като отрицателен електрод, сяра като положителен електрод и керамична тръба като сепаратор на електролита. При определена работна степен натриевите йони могат да реагират обратимо със сярата през електролитната мембрана, за да се освободи и съхранява енергия.

Като нов тип химически източник на енергия, този вид батерия е претърпял значително развитие от създаването си. Натриево-серната батерия е с малки размери, голям капацитет, дълъг живот и висока ефективност. Тя се използва широко за съхранение на електрическа енергия, като например за намаляване на пикове и запълване на спадове, аварийно захранване и производство на вятърна енергия.

Основните му предимства са следните: 1) Има по-висока специфична енергия (т.е. ефективна електрическа енергия на единица маса или единица обем на батерията). Теоретичната му специфична енергия е 760 Wh/Kg, което всъщност надхвърля 150 Wh/Kg, 3-4 пъти повече от това на оловно-киселинните батерии. 2) В същото време може да се разрежда с голям ток и висока мощност. Плътността на разрядния му ток може да достигне 200-300 mA/cm2 и може да освободи 3 пъти повече от присъщата си енергия за миг; 3) Висока ефективност на зареждане и разреждане.

Натриево-серната батерия също има недостатъци. Работната ѝ температура е 300-350 ℃, така че батерията трябва да се нагрява и поддържа топла по време на работа. Този проблем обаче може да бъде ефективно решен чрез използване на високоефективна технология за вакуумна топлоизолация.

6. Оловно-въглеродна батерия
Оловно-въглеродната батерия е вид капацитивна оловно-киселинна батерия, която е технология, еволюирала от традиционните оловно-киселинни батерии. Тя може значително да подобри живота на оловно-киселинните батерии чрез добавяне на активен въглен към отрицателния полюс на батерията.

Оловно-въглеродната батерия е нов тип супербатерия, която съчетава оловно-киселинна батерия и суперкондензатор: тя не само дава възможност за предимствата на моменталното зареждане с голям капацитет на суперкондензатора, но също така дава възможност за специфичното енергийно предимство на оловно-киселинната батерия и има много добри характеристики на зареждане и разреждане - може да се зареди напълно за 90 минути (ако оловно-киселинната батерия се зарежда и разрежда по този начин, животът ѝ е по-малък от 30 пъти). Освен това, благодарение на добавянето на въглерод (графен), се предотвратява феноменът на сулфатиране на отрицателния електрод, което подобрява фактора на повреда на батерията в миналото и удължава живота ѝ.

Оловно-въглеродната батерия е комбинация от асиметричен суперкондензатор и оловно-киселинна батерия, свързани паралелно. Като нов тип супербатерия, оловно-въглеродната батерия е комбинация от технологиите на оловно-киселинната батерия и суперкондензатора. Тя е батерия за съхранение на енергия с двойна функция, както с капацитивни, така и с батериен капацитет. Следователно, тя не само дава пълния спектър на предимствата на моменталното зареждане на суперкондензатора с голям капацитет, но и дава пълния спектър на енергийните предимства на оловно-киселинните батерии, които могат да бъдат напълно заредени за един час. Тя има добри характеристики на зареждане и разреждане. Благодарение на използването на оловно-въглеродна технология, производителността на оловно-въглеродната батерия е много по-добра от тази на традиционните оловно-киселинни батерии и може да се използва в превозни средства с нова енергия, като хибридни електрически превозни средства, електрически велосипеди и други области; тя може да се използва и в областта на новото съхранение на енергия, като например производство на вятърна енергия и съхранение на енергия.