DKSESS 100KW OFF-GRID/HYBRIDNÍ VŠE V JEDNOM SOLÁRNÍM SYSTÉMU

Porovnání baterií v systému skladování energie
Typ baterie je chemický typ baterie. Podle zvoleného typu baterie se dělí na olověné baterie, lithiové baterie, nikl-vodíkové baterie, baterie s kapalným průtokem (vanadiové baterie), sodno-sirné baterie, olověné uhlíkové baterie atd.

1. Olověná baterie
Olověné baterie se dělí na koloidní a kapalné (tzv. běžné olověné baterie). Tyto dva typy baterií se používají v různých regionech. Koloidní baterie má silnou odolnost vůči chladu a její energetická účinnost je při teplotě pod 15 °C mnohem lepší než u kapalných baterií a její tepelná izolace je vynikající.

Koloidní olověná baterie je vylepšením běžné olověné baterie s kapalným elektrolytem. Koloidní elektrolyt nahrazuje kyselinu sírovou, která je lepší než běžné baterie z hlediska bezpečnosti, skladovací kapacity, vybíjecího výkonu a životnosti. Koloidní olověná baterie používá gelový elektrolyt a uvnitř neobsahuje žádnou volnou kapalinu. Při stejném objemu má elektrolyt velkou kapacitu, velkou tepelnou kapacitu a silnou schopnost odvádět teplo, což může zabránit jevu tepelného úniku, který je typický pro běžné baterie. Koroze elektrodových desek je slabá v důsledku nízké koncentrace elektrolytu. Koncentrace je rovnoměrná a nedochází k žádné stratifikaci elektrolytu.

Běžná olověná baterie je druh baterie, jejíž elektroda je vyrobena převážně z olova a jeho oxidu a elektrolytem je roztok kyseliny sírové. Ve vybitém stavu olověné baterie je hlavní složkou kladné elektrody oxid olovnatý a hlavní složkou záporné elektrody olovo. Ve stavu nabíjení jsou hlavní složkou kladné a záporné elektrody síran olovnatý. Jmenovité napětí jednočlánkové olověné baterie je 2,0 V, které lze vybít na 1,5 V a nabít na 2,4 V. V praxi se šest jednočlánkových olověných baterií často používá sériově k vytvoření olověné baterie s jmenovitým napětím 12 V, stejně jako 24 V, 36 V, 48 V atd.

Mezi jeho výhody patří zejména: bezpečné utěsnění, systém odvzdušňování, jednoduchá údržba, dlouhá životnost, stabilní kvalita, vysoká spolehlivost a bezúdržbovost; Nevýhodou je velké znečištění olovem a nízká hustota energie (tj. příliš vysoká).

2. Lithiová baterie
„Lithiová baterie“ je druh baterie s lithiovým kovem nebo lithiovou slitinou jako katodovým materiálem a nevodným elektrolytovým roztokem. Dělí se do dvou kategorií: lithiové kovové baterie a lithiové iontové baterie.

Lithium-kovové baterie obecně používají jako katodový materiál oxid manganičitý, jako katodový materiál kovové lithium nebo jeho slitiny a používají nevodný elektrolytový roztok. Lithium-iontové baterie obecně používají jako katodový materiál slitiny lithia a oxidy kovů, jako katodový materiál grafit a nevodné elektrolyty. Lithium-iontové baterie neobsahují kovové lithium a lze je dobíjet. Lithiová baterie, kterou používáme k ukládání energie, je lithium-iontová baterie, označovaná jako „lithiová baterie“.

Mezi lithiové baterie používané v systémech pro ukládání energie patří zejména: lithium-železitophosfátové baterie, ternární lithiové baterie a lithium-manganátové baterie. Jednoduchá baterie má vysoké napětí, široký rozsah provozních teplot, vysokou měrnou energii a účinnost a nízkou míru samovybíjení. Bezpečnost a životnost lze zlepšit použitím ochranných a vyrovnávacích obvodů. Vzhledem k výhodám a nevýhodám různých baterií se proto lithiové baterie staly první volbou pro elektrárny pro ukládání energie díky svému relativně vyspělému průmyslovému řetězci, bezpečnosti, spolehlivosti a šetrnosti k životnímu prostředí.

Jeho hlavní výhody jsou: dlouhá životnost, vysoká hustota akumulační energie, nízká hmotnost a silná přizpůsobivost; nevýhody jsou nízká bezpečnost, snadná exploze, vysoké náklady a omezené podmínky použití.

Fosforečnan lithno-železitý
Lithium-železitophosfátová baterie označuje lithium-iontovou baterii, která jako katodový materiál používá lithium-železitophosfát. Katodové materiály lithium-iontových baterií zahrnují především lithium-kobalát, lithium-manganan, lithium-nikel-oxid, ternární materiály, lithium-železitophosfát atd. Lithium-kobalát je katodový materiál používaný ve většině lithium-iontových baterií.

Lithium-železitý fosfát jako materiál pro lithiové baterie se objevil teprve v posledních letech. V roce 2005 byla v Číně vyvinuta velkokapacitní lithium-železitý fosfátová baterie. Její bezpečnostní vlastnosti a životnost jsou nesrovnatelné s jinými materiály. Životnost 1C nabíjení a vybíjení dosahuje 2000 cyklů. Přebití jedné baterie je 30 V, takže se nehoří, nepropíchne a nevybuchne. Lithium-iontové baterie s velkou kapacitou vyrobené z lithium-železitý fosfátové katody se snáze používají v sérii a splňují požadavky na časté nabíjení a vybíjení elektromobilů.

Lithium-železitý fosforečnan je netoxický, neznečišťující, bezpečný, s široce dostupnými surovinami, levný, s dlouhou životností a dalšími výhodami. Je ideálním katodovým materiálem pro lithium-iontové baterie nové generace. Lithium-železitý fosforečnan má také své nevýhody. Například hustota pěchování katodového materiálu lithium-železitý fosforečnan je malá a objem lithium-železitý fosforečnanové baterie se stejnou kapacitou je větší než u lithium-iontových baterií, jako je lithium-kobalát, takže nemá žádné výhody u mikrobaterií.

Vzhledem k inherentním vlastnostem lithno-železitého fosforečnanu je jeho nízkoteplotní výkon horší než u jiných katodových materiálů, jako je například manganan lithný. Obecně platí, že u jednoho článku (všimněte si, že se jedná o jeden článek, nikoli o bateriový blok) může být naměřený nízkoteplotní výkon bateriového bloku o něco vyšší.

To souvisí s podmínkami odvodu tepla. Jeho míra udržení kapacity je přibližně 60~70 % při 0 °C, 40~55 % při -10 °C a 20~40 % při -20 °C. Takový nízkoteplotní výkon zjevně nemůže splňovat požadavky na použití napájení. V současné době někteří výrobci zlepšili nízkoteplotní výkon fosforečnanu lithného a železitého vylepšením elektrolytového systému, vylepšením složení kladné elektrody, vylepšením materiálových vlastností a vylepšením konstrukce článkové struktury.

Ternární lithiová baterie
Ternární polymerní lithiová baterie označuje lithiovou baterii, jejíž katodový materiál je ternární katodový materiál lithium-nikl-kobalt-manganát (Li(NiCoMn)O2). Ternární kompozitní katodový materiál je vyroben ze soli niklu, kobaltu a manganu jako surovin. Poměr niklu, kobaltu a manganu v ternární polymerní lithiové baterii lze upravit podle skutečných potřeb. Baterie s ternárním materiálem jako katodou má ve srovnání s lithium-kobaltovou baterií vyšší bezpečnost, ale její napětí je příliš nízké.

Jeho hlavní výhody jsou: dobrý cyklický výkon; nevýhodou je omezené použití. Vzhledem k zpřísnění domácí politiky týkající se ternárních lithiových baterií se však vývoj ternárních lithiových baterií obvykle zpomaluje.

Lithium-manganátová baterie
Lithiummanganátové baterie jsou jedním z nejslibnějších lithium-iontových katodových materiálů. Ve srovnání s tradičními katodovými materiály, jako je lithiumkobalát, má lithiummanganát výhody bohatých zdrojů, nízké ceny, žádného znečištění, dobré bezpečnosti, dobrého multiplikačního výkonu atd. Je ideálním katodovým materiálem pro výkonové baterie. Jeho nízký cyklický výkon a elektrochemická stabilita však značně omezují jeho industrializaci. Lithiummanganát zahrnuje hlavně spinel-lithiummanganát a vrstevnatý lithiummanganát. Spinel-lithiummanganát má stabilní strukturu a snadno se průmyslově vyrábí. Dnešní produkty na trhu mají všechny tuto strukturu. Spinel-lithiummanganát patří do kubické krystalové soustavy, prostorové skupiny Fd3m, a teoretická specifická kapacita je 148 mAh/g. Díky trojrozměrné tunelové struktuře mohou být lithiové ionty reverzibilně uvolněny ze spinelové mřížky, aniž by došlo ke kolapsu struktury, takže má vynikající zvětšovací výkon a stabilitu.

3. NiMH baterie
NiMH baterie je druh baterie s dobrým výkonem. Kladnou aktivní látkou nikl-vodíkové baterie je Ni(OH)2 (nazývaný NiO elektroda), zápornou aktivní látkou je hydrid kovu, nazývaný také slitina pro uchovávání vodíku (nazývaná elektroda pro uchovávání vodíku), a elektrolytem je roztok hydroxidu draselného o koncentraci 6 mol/l.

Nikl-metalhydridové baterie se dělí na vysokonapěťové nikl-metalhydridové baterie a nízkonapěťové nikl-metalhydridové baterie.

Nízkonapěťová nikl-metalhydridová baterie má následující vlastnosti: (1) Napětí baterie je 1,2~1,3 V, což odpovídá nikl-kadmiové baterii; (2) Vysoká energetická hustota, více než 1,5krát vyšší než u nikl-kadmiové baterie; (3) Rychlé nabíjení a vybíjení, dobrý výkon při nízkých teplotách; (4) Utěsnění, silná odolnost proti přebíjení a vybíjení; (5) Nevznikají dendritické krystaly, což může zabránit zkratu v baterii; (6) Bezpečná a spolehlivá, neznečišťuje životní prostředí, nemá paměťový efekt atd.

Vysokonapěťová nikl-vodíková baterie má následující vlastnosti: (1) Vysoká spolehlivost. Má dobrou ochranu proti přebití a nadměrnému vybití, odolává vysoké rychlosti nabíjení a vybíjení a netvoří se u ní dendrity. Má dobré specifické vlastnosti. Její specifická hmotnostní kapacita je 60 A · h/kg, což je 5krát více než u nikl-kadmiové baterie. (2) Dlouhá životnost, až tisíckrát. (3) Plně utěsněná, méně údržbová. (4) Vynikající výkon při nízkých teplotách a kapacita se při -10 ℃ významně nemění.

Hlavní výhody NiMH baterií jsou: vysoká energetická hustota, rychlé nabíjení a vybíjení, nízká hmotnost, dlouhá životnost, žádné znečištění životního prostředí; Nevýhodami jsou mírný paměťový efekt, více problémů s řízením a snadno se tvořící tavitelný oddělovač jednotlivých baterií.

4. Průtoková cela
Průtoková baterie je nový typ baterie. Průtoková baterie je vysoce výkonná baterie, která využívá kladný a záporný elektrolyt k oddělení a oddělené cirkulaci. Vyznačuje se vysokou kapacitou, širokým polem použití (prostředí) a dlouhou životností. V současnosti se jedná o nový energetický produkt.

Kapalinové baterie se obecně používají v systémech akumulačních elektráren, které se skládají ze zásobníku, jednotky pro skladování a dodávku roztoku elektrolytu a řídicí a řídicí jednotky atd. Jádro se skládá ze zásobníku (zásobník se skládá z desítek článků pro oxidačně-redukční reakci) a jednoho článku pro nabíjení a vybíjení podle specifických požadavků v sérii a jeho struktura je podobná struktuře zásobníku palivových článků.

Vanadiová průtoková baterie je nový typ zařízení pro ukládání energie. Lze ji použít nejen jako podpůrné zařízení pro výrobu solární a větrné energie, ale také pro odstraňování špiček v elektrické síti, čímž se zlepší její stabilita a zajistí bezpečnost sítě. Její hlavní výhody jsou: flexibilní uspořádání, dlouhá životnost, rychlá doba odezvy a žádné škodlivé emise. Nevýhodou je, že hustota energie se značně liší.

5. Sodno-sirná baterie
Sodno-sirná baterie se skládá z kladného pólu, záporného pólu, elektrolytu, membrány a pláště. Na rozdíl od běžných sekundárních baterií (olověné baterie, nikl-kadmiové baterie atd.) se sodno-sirná baterie skládá z roztavené elektrody a pevného elektrolytu. Aktivní látkou záporného pólu je roztavený kovový sodík a aktivní látkou kladného pólu je kapalná síra a roztavený polysulfid sodný. Sekundární baterie má kovový sodík jako zápornou elektrodu, sírovou elektrodu jako kladnou elektrodu a keramickou trubici jako odlučovač elektrolytu. Za určitého provozního stupně mohou ionty sodíku reverzibilně reagovat se sírou přes elektrolytickou membránu za vzniku a ukládání energie.

Jako nový typ chemického zdroje energie prošel tento druh baterie od svého vzniku značným vývojem. Sodík-sirná baterie má malou velikost, velkou kapacitu, dlouhou životnost a vysokou účinnost. Široce se používá k ukládání elektrické energie, jako je vyrovnávání špiček a vyplňování údolí, nouzové napájení a výroba větrné energie.

Jeho hlavní výhody jsou následující: 1) Má vyšší měrnou energii (tj. efektivní elektrickou energii na jednotku hmotnosti nebo jednotku objemu baterie). Jeho teoretická měrná energie je 760 Wh/kg, což ve skutečnosti překračuje 150 Wh/kg, což je 3–4krát více než u olověné baterie. 2) Zároveň se může vybíjet velkým proudem a vysokým výkonem. Jeho hustota vybíjecího proudu může obecně dosáhnout 200–300 mA/cm2 a dokáže okamžitě uvolnit 3krát více své vlastní energie; 3) Vysoká účinnost nabíjení a vybíjení.

Sodno-sirná baterie má také nedostatky. Její pracovní teplota je 300–350 ℃, takže baterii je třeba během provozu zahřívat a udržovat v teple. Tento problém však lze účinně vyřešit použitím vysoce výkonné technologie vakuové tepelné izolace.

6. Olověno-uhlíková baterie
Olověné uhlíkové baterie jsou druhem kapacitní olověné baterie, což je technologie vyvinutá z tradičních olověných baterií. Dokážou výrazně zlepšit životnost olověných baterií přidáním aktivního uhlí k zápornému pólu baterie.

Olověná uhlíková baterie je nový typ superbaterie, která kombinuje olověnou baterii a superkondenzátor: nejenže využívá výhod okamžitého nabíjení s velkou kapacitou superkondenzátoru, ale také specifickou energetickou výhodu olověné baterie a má velmi dobrý nabíjecí a vybíjecí výkon - lze ji plně nabít za 90 minut (pokud se olověná baterie nabíjí a vybíjí tímto způsobem, její životnost je kratší než 30krát). Navíc díky přidání uhlíku (grafenu) se zabraňuje jevu sulfatace záporné elektrody, což snižuje faktor selhání baterie v minulosti a prodlužuje její životnost.

Olověno-uhlíková baterie je kombinací asymetrického superkondenzátoru a olověno-kyselinové baterie ve formě interního paralelního zapojení. Jako nový typ superbaterie je olověno-uhlíková baterie kombinací technologií olověno-kyselinové baterie a superkondenzátoru. Jedná se o dvojí úložiště energie s kapacitními i bateriovými charakteristikami. Proto nejen plně využívá výhod okamžitého nabíjení superkondenzátoru s velkou kapacitou, ale také plně využívá energetické výhody olověno-kyselinových baterií, které lze plně nabít za hodinu. Má dobrý nabíjecí a vybíjecí výkon. Díky použití technologie olověno-uhlíkové baterie je výkon olověno-uhlíkové baterie mnohem lepší než u tradičních olověno-kyselinových baterií a lze ji použít v nových energetických vozidlech, jako jsou hybridní elektrická vozidla, elektrická kola a další oblasti; lze ji také použít v oblasti nových energetických systémů, jako je výroba větrné energie a akumulace energie.