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Comparação de baterias no sistema de armazenamento de energia
O armazenamento de energia do tipo bateria é o armazenamento de energia química. Pode ser dividido em bateria de ácido de chumbo, bateria de lítio, bateria de hidrogênio de níquel, bateria de fluxo de líquido (bateria de vanádio), bateria de enxofre de sódio, bateria de carbono de chumbo, etc. De acordo com o tipo de bateria selecionada.

1. Bateria de chumbo ácido
As baterias ácidas de chumbo incluem colóide e líquido (a chamada bateria de ácido de chumbo comum). Esses dois tipos de baterias são usados ​​de acordo com diferentes regiões. A bateria colóide tem forte resistência ao frio e sua eficiência energética de trabalho é muito melhor que a da bateria líquida quando a temperatura está abaixo de 15 ° C, e seu desempenho de isolamento térmico é excelente.

A bateria de chumbo-chumbo colóide é uma melhoria na bateria de chumbo-ácido comum com eletrólito líquido. O eletrólito colóide é usado para substituir o eletrólito de ácido sulfúrico, que é melhor que a bateria comum em termos de segurança, capacidade de armazenamento, desempenho de descarga e vida útil do serviço. A bateria coloidal-ácido adota eletrólito de gel e não há líquido livre no interior. Sob o mesmo volume, o eletrólito possui grande capacidade, capacidade de calor grande e forte capacidade de dissipação de calor, que pode evitar o fenômeno térmico em fuga de baterias gerais; A corrosão da placa do eletrodo é fraca devido à baixa concentração de eletrólitos; A concentração é uniforme e não há estratificação eletrolítica.

A bateria comum-ácido de chumbo é um tipo de bateria cujo eletrodo é feito principalmente de chumbo e óxido, e o eletrólito é a solução de ácido sulfúrico. No estado de descarga da bateria de chumbo-ácido, o principal componente do eletrodo positivo é o dióxido de chumbo e o componente principal do eletrodo negativo é o chumbo; No estado de carregamento, os principais componentes dos eletrodos positivos e negativos são sulfato de chumbo. A tensão nominal de uma única bateria de chumbo-ácido de célula é de 2,0V, que pode ser descarregada para 1,5V e carregada em 2,4V; Na aplicação, seis baterias de chumbo de chumbo de célula única são frequentemente usadas em série para formar uma bateria de 12V nominal de chumbo-ácido, bem como 24V, 36V, 48V, etc.

Suas vantagens incluem principalmente: vedação segura, sistema de liberação de ar, manutenção simples, vida útil longa, qualidade estável, alta confiabilidade e manutenção; A desvantagem é que a poluição do chumbo é grande e a densidade de energia é baixa (ou seja, muito pesada).

2. Bateria de lítio
"Bateria de lítio" é uma espécie de bateria com metal de lítio ou liga de lítio como material de cátodo e solução eletrolítica não aquosa. É dividido em duas categorias: bateria de metal de lítio e bateria de íons de lítio.

A bateria de metal de lítio geralmente usa dióxido de manganês como material de cátodo, lítio de metal ou seu metal de liga como material do cátodo e usa solução de eletrólito não aquoso. As baterias de íons de lítio geralmente usam óxidos de metais de liga de lítio como materiais de cátodo, grafite como materiais de cátodo e eletrólitos não aquosos. As baterias de íons de lítio não contêm lítio metálico e podem ser recarregadas. A bateria de lítio que usamos no armazenamento de energia é uma bateria de íons de lítio, chamada de "bateria de lítio".

As baterias de lítio usadas no sistema de armazenamento de energia incluem principalmente: bateria de fosfato de ferro de lítio, bateria ternária de lítio e bateria de manganato de lítio. A bateria única possui alta tensão, ampla faixa de temperatura de trabalho, alta energia e eficiência específicas e baixa taxa de auto -descarga. A segurança e a vida podem ser melhoradas usando circuitos de proteção e equalização. Portanto, considerando as vantagens e desvantagens de várias baterias, as baterias de lítio se tornaram a primeira escolha para as usinas de armazenamento de energia devido à sua cadeia industrial relativamente madura, segurança, confiabilidade e amizade ambiental.

Suas principais vantagens são: vida útil longa, alta densidade de energia de armazenamento, peso leve e forte adaptabilidade; As desvantagens são pouca segurança, explosão fácil, alto custo e condições de uso limitado.

Fosfato de ferro de lítio
A bateria de fosfato de ferro de lítio refere -se à bateria de íons de lítio usando fosfato de ferro de lítio como material do cátodo. Os materiais catódicos das baterias de íons de lítio incluem principalmente cobalato de lítio, manganato de lítio, óxido de níquel de lítio, materiais ternários, fosfato de ferro de lítio, etc. O cobalato de lítio é o material do cátodo usado pela maioria das baterias de íons de lítio.

O fosfato de ferro de lítio como material de bateria de lítio só apareceu nos últimos anos. Foi em 2005 que uma bateria de fosfato de ferro de grande capacidade foi desenvolvida na China. Seu desempenho de segurança e vida útil do ciclo são incomparáveis ​​com outros materiais. A vida útil do ciclo de cobrança e descarga de 1C atinge 2000 vezes. A tensão de sobrecarga de uma única bateria é de 30V, que não queimará e a punção não explodirá. As baterias de íons de lítio com grande capacidade feita de materiais de cátodo de fosfato de ferro de lítio são mais fáceis de serem usados ​​em série para atender às necessidades de carregamento e descarga frequentes de veículos elétricos.

As matérias-primas não-tóxicas, livres de poluição, seguras e de origem é de origem, vida útil longa, vida útil longa e outras vantagens. É um material cátodo ideal para baterias de íons de lítio de nova geração. A bateria de fosfato de ferro de lítio também tem suas desvantagens. Por exemplo, a densidade de pombo do material do cátodo de fosfato de ferro de lítio é pequeno, e o volume de bateria de fosfato de ferro de lítio com capacidade igual é maior que as baterias de íons de lítio, como o cobalato de lítio, portanto não possui vantagens em micro baterias.

Devido às características inerentes ao fosfato de ferro de lítio, seu desempenho de baixa temperatura é inferior a outros materiais cátodo, como o manganato de lítio. Em geral, para uma única célula (observe que é uma única célula em vez de uma bateria), o desempenho medido de baixa temperatura da bateria pode ser um pouco maior,

Isso está relacionado às condições de dissipação de calor), sua taxa de retenção de capacidade é de cerca de 60 ~ 70% a 0 ℃, 40 ~ 55% em - 10 ℃ e 20 ~ 40% em - 20 ℃. Obviamente, esse desempenho de baixa temperatura não pode atender aos requisitos de uso da fonte de alimentação. Atualmente, alguns fabricantes melhoraram o desempenho de baixa temperatura do fosfato de ferro de lítio, melhorando o sistema de eletrólitos, melhorando a fórmula positiva do eletrodo, melhorando o desempenho do material e melhorando o design da estrutura celular.

Bateria de lítio ternário
Bateria de lítio de polímero ternário refere -se à bateria de lítio cujo material cátodo é o manganato de cobalto de níquel de lítio (Li (nicomn) o2) ternário. O material do cátodo composto ternário é feito de sal de níquel, sal de cobalto e sal de manganês como matérias -primas. A proporção de níquel, cobalto e manganês na bateria de lítio de polímero ternário pode ser ajustado de acordo com as necessidades reais. A bateria com material ternário como cátodo tem alta segurança em comparação com a bateria de cobalto de lítio, mas sua tensão é muito baixa.

Suas principais vantagens são: bom desempenho de ciclo; A desvantagem é que o uso é limitado. No entanto, devido ao aperto das políticas domésticas em baterias ternárias de lítio, o desenvolvimento de baterias ternárias de lítio tende a desacelerar.

Bateria de manganato de lítio
A bateria de manganato de lítio é um dos materiais de cátodo de íons de lítio mais promissores. Comparado com materiais cátodo tradicionais, como o cobalato de lítio, o manganato de lítio tem as vantagens de recursos ricos, baixo custo, sem poluição, boa segurança, bom desempenho multiplicando, etc. É um material cátodo ideal para baterias elétricas. No entanto, seu mau desempenho do ciclo e a estabilidade eletroquímica limitam bastante sua industrialização. O manganato de lítio inclui principalmente o manganato de lítio de espinélio e o manganato de lítio em camadas. O manganato de lítio em espinélio tem uma estrutura estável e é fácil de realizar a produção industrial. Os produtos de mercado de hoje são toda essa estrutura. O manganato de lítio de espinélio pertence ao sistema de cristal cúbico, ao grupo espacial FD3M e à capacidade específica teórica é de 148mAh/g. Devido à estrutura do túnel tridimensional, os íons de lítio podem ser reversivelmente incorporados da treliça de espinélio sem causar o colapso da estrutura, por isso possui excelente desempenho e estabilidade de ampliação.

3. Bateria NIMH
A bateria NIMH é um tipo de bateria com bom desempenho. A substância ativa positiva da bateria de hidrogênio de níquel é Ni (OH) 2 (chamada de eletrodo Nio), a substância ativa negativa é o hidreto metálico, também chamado de liga de armazenamento de hidrogênio (chamado eletrodo de armazenamento de hidrogênio) e o eletrólito é de 6 mol/L de hidróxido de potássio Solução .

A bateria de hidreto de metal de níquel é dividida em bateria de hidreto de níquel de alta tensão e bateria de hidreto de metal de níquel de baixa tensão.

A bateria de hidreto de metal de níquel de baixa tensão tem as seguintes características: (1) A tensão da bateria é de 1,2 ~ 1,3 V, o que é equivalente à bateria de níquel de cádmio; (2) alta densidade de energia, mais de 1,5 vezes a da bateria de níquel cádmio; (3) carregamento e descarga rápido, bom desempenho de baixa temperatura; (4) resistência selável, forte sobrecarga e descarga; (5) nenhuma geração de cristal dendrítica, que pode impedir o curto -circuito na bateria; (6) Seguro e confiável, sem poluição ao meio ambiente, sem efeito de memória, etc.

A bateria de hidrogênio de níquel de alta tensão possui as seguintes características: (1) forte confiabilidade. Possui bom excesso de alta e proteção contra carga, pode suportar alta taxa de descarga de carga e não possui formação de dendrito. Tem uma boa propriedade específica. Sua capacidade de massa específica é de 60a · h/kg, que é 5 vezes a da bateria de níquel cádmio. (2) Vida de bicicleta longa, até milhares de vezes. (3) Totalmente selado, menos manutenção. (4) O desempenho de baixa temperatura é excelente e a capacidade não muda significativamente em - 10 ℃.

As principais vantagens da bateria NIMH são: alta densidade de energia, velocidade de carregamento e descarga rápido, peso leve, vida útil longa, sem poluição ambiental; As desvantagens são um leve efeito de memória, mais problemas de gerenciamento e fáceis de formar um único separador de bateria.

4. Célula de fluxo
A bateria de fluxo de líquido é um novo tipo de bateria. A bateria de fluxo de líquido é uma bateria de alto desempenho que usa eletrólito positivo e negativo para separar e circular separadamente. Possui as características de alta capacidade, campo de aplicação amplo (ambiente) e vida útil de longa duração. É um novo produto energético no momento.

A bateria do fluxo de líquido é geralmente usada no sistema de energia de armazenamento de energia, que consiste em unidade de pilha, solução de eletrólito e unidade de armazenamento e suprimento de solução de eletrólitos, unidade de controle e gerenciamento, etc. O núcleo é composto de uma pilha e (a pilha é composto de dezenas de células para reação de redução de oxidação) e uma única célula para carregamento e descarga de acordo com requisitos específicos em série, e sua estrutura é semelhante à de uma pilha de células de combustível.

A bateria de fluxo de vanádio é um novo tipo de equipamento de armazenamento de energia e armazenamento de energia. Ele não pode ser usado apenas como um dispositivo de armazenamento de energia de suporte para processos de geração solar e de energia eólica, mas também pode ser usada para o barbear de pico da grade de energia para melhorar a estabilidade da grade de energia e garantir a segurança da grade de energia. Suas principais vantagens são: layout flexível, vida útil longa do ciclo, tempos de resposta rápidos e nenhuma emissão prejudicial; A desvantagem é que a densidade de energia varia muito.

5. Bateria de enxofre de sódio
A bateria de enxofre de sódio é composta de pólo positivo, pólo negativo, eletrólito, diafragma e concha. Ao contrário das baterias secundárias comuns (baterias de chumbo-ácido, baterias de níquel de cádmio, etc.), a bateria de enxofre de sódio é composta de eletrodo fundido e eletrólito sólido. A substância ativa do pólo negativo é o sódio de metal fundido e a substância ativa do polo positiva é o enxofre líquido e o polissulfeto de sódio fundido. Bateria secundária com sódio metálico como eletrodo negativo, enxofre como eletrodo positivo e tubo de cerâmica como separador de eletrólitos. Sob um certo grau de trabalho, os íons de sódio podem reagir reversivelmente com enxofre através da membrana eletrolítica para formar liberação e armazenamento de energia.

Como um novo tipo de fonte de energia química, esse tipo de bateria foi bastante desenvolvido desde que surgiu. A bateria de enxofre de sódio é de tamanho pequeno, grande em capacidade, longa e alta eficiência. É amplamente utilizado no armazenamento de energia elétrica, como barbear e preenchimento do vale, fonte de alimentação de emergência e geração de energia eólica.

Suas principais vantagens são as seguintes: 1) possui maior energia específica (ou seja, a energia elétrica efetiva por unidade de massa ou volume unitário da bateria). Sua energia específica teórica é de 760wh/kg, que realmente excedeu 150wh/kg, 3-4 vezes a da bateria de chumbo-ácido. 2) Ao mesmo tempo, pode descarregar com grande corrente e alta potência. Sua densidade de corrente de descarga geralmente pode atingir 200-300mA/cm2 e pode liberar 3 vezes sua energia inerente em um instante; 3) Alta eficiência de carregamento e descarga.

A bateria de enxofre de sódio também possui deficiências. Sua temperatura de trabalho é de 300-350 ℃; portanto, a bateria precisa ser aquecida e mantida quente durante a operação. No entanto, esse problema pode ser resolvido efetivamente usando a tecnologia de isolamento térmico a vácuo de alto desempenho.

6. Bateria de carbono de chumbo
A bateria de carbono de chumbo é uma espécie de bateria de ácido capacitiva de chumbo, que é uma tecnologia evoluiu da bateria de ácido de chumbo tradicional. Pode melhorar significativamente a vida útil da bateria de chumbo, adicionando carbono ativo ao polo negativo da bateria.

A bateria de carbono de chumbo é um novo tipo de super bateria, que combina a bateria de ácido de chumbo e o super capacitor: ela não apenas dá jogo às vantagens do carregamento instantâneo de grande capacidade do super capacitor, mas também dá jogo à energia específica Vantagem da bateria de chumbo ácido e possui um desempenho muito bom de carregamento e descarga - ela pode ser totalmente carregada em 90 minutos (se a bateria de ácido de chumbo for carregada e descarregada dessa maneira, sua vida é inferior a 30 vezes). Além disso, devido à adição de carbono (grafeno), é impedido o fenômeno de sulfatação do eletrodo negativo, o que melhora um fator de falha da bateria no passado e estende a duração da bateria.

A bateria de carbono de chumbo é uma mistura de supercapacitor assimétrico e bateria de chumbo na forma de conexão paralela interna. Como um novo tipo de super bateria, a bateria de chumbo é uma combinação das tecnologias de bateria de chumbo e supercapacitor. É uma bateria de armazenamento de energia de função dupla com características capacitivas e características da bateria. Portanto, ele não apenas dá um jogo completo às vantagens do poder instantâneo de super capacitor, mas também oferece jogo completo às vantagens energéticas das baterias de chumbo-ácido, que podem ser totalmente carregadas em uma hora. Tem um bom desempenho de carregamento e descarga. Devido ao uso da tecnologia de carbono de chumbo, o desempenho da bateria de carbono de chumbo é muito superior ao da bateria de ácido de chumbo tradicional, que pode ser usada em novos veículos de energia, como veículos elétricos híbridos, bicicletas elétricas e outros campos; Também pode ser usado no campo de novo armazenamento de energia, como geração de energia eólica e armazenamento de energia.