DKSESS 100 kW OFF GRID/HYBRID ALL-IN-ONE-SOLARENERGIESYSTEM

Vergleich von Batterien im Energiespeichersystem
Batterieartige Energiespeicher sind chemische Energiespeicher.Je nach ausgewähltem Batterietyp kann es in Blei-Säure-Batterie, Lithium-Batterie, Nickel-Wasserstoff-Batterie, Flüssigkeitsbatterie (Vanadium-Batterie), Natrium-Schwefel-Batterie, Blei-Kohlenstoff-Batterie usw. unterteilt werden.

1. Blei-Säure-Batterie
Blei-Säure-Batterien bestehen aus Kolloid und Flüssigkeit (die sogenannten gewöhnlichen Blei-Säure-Batterien).Diese beiden Batterietypen werden je nach Region verwendet.Die Kolloidbatterie weist eine starke Kältebeständigkeit auf und ihre Arbeitsenergieeffizienz ist weitaus besser als die der Flüssigbatterie, wenn die Temperatur unter 15 ° C liegt, und ihre Wärmeisolationsleistung ist ausgezeichnet.

Kolloidale Blei-Säure-Batterien sind eine Verbesserung gegenüber herkömmlichen Blei-Säure-Batterien mit flüssigem Elektrolyt.Der Kolloidelektrolyt ersetzt den Schwefelsäureelektrolyten, der hinsichtlich Sicherheit, Speicherkapazität, Entladeleistung und Lebensdauer besser ist als die herkömmliche Batterie.Kolloidale Blei-Säure-Batterien verwenden Gel-Elektrolyt und enthalten keine freie Flüssigkeit.Bei gleichem Volumen verfügt der Elektrolyt über eine große Kapazität, eine große Wärmekapazität und eine starke Wärmeableitungsfähigkeit, wodurch das Phänomen des thermischen Durchgehens allgemeiner Batterien vermieden werden kann.Die Korrosion der Elektrodenplatte ist aufgrund der niedrigen Elektrolytkonzentration schwach;Die Konzentration ist gleichmäßig und es gibt keine Elektrolytschichtung.

Eine gewöhnliche Blei-Säure-Batterie ist eine Art Batterie, deren Elektrode hauptsächlich aus Blei und dessen Oxid besteht und der Elektrolyt eine Schwefelsäurelösung ist.Im Entladezustand einer Blei-Säure-Batterie ist der Hauptbestandteil der positiven Elektrode Bleidioxid und der Hauptbestandteil der negativen Elektrode Blei;Im Ladezustand sind die Hauptbestandteile der positiven und negativen Elektroden Bleisulfat.Die Nennspannung einer einzelligen Blei-Säure-Batterie beträgt 2,0 V, sie kann auf 1,5 V entladen und auf 2,4 V geladen werden;In der Anwendung werden häufig sechs Einzelzellen-Blei-Säure-Batterien in Reihe geschaltet, um eine 12-V-Nenn-Blei-Säure-Batterie sowie 24 V, 36 V, 48 V usw. zu bilden.

Zu seinen Vorteilen zählen vor allem: sichere Abdichtung, Luftablasssystem, einfache Wartung, lange Lebensdauer, stabile Qualität, hohe Zuverlässigkeit und Wartungsfreiheit;Der Nachteil besteht darin, dass die Bleiverschmutzung groß und die Energiedichte gering (also zu hoch) ist.

2. Lithiumbatterie
„Lithiumbatterie“ ist eine Art Batterie mit Lithiummetall oder Lithiumlegierung als Kathodenmaterial und nichtwässriger Elektrolytlösung.Es ist in zwei Kategorien unterteilt: Lithium-Metall-Batterie und Lithium-Ionen-Batterie.

Lithium-Metall-Batterien verwenden im Allgemeinen Mangandioxid als Kathodenmaterial, metallisches Lithium oder sein Legierungsmetall als Kathodenmaterial und verwenden eine nichtwässrige Elektrolytlösung.Lithium-Ionen-Batterien verwenden im Allgemeinen Metalloxide aus Lithiumlegierungen als Kathodenmaterialien, Graphit als Kathodenmaterialien und nichtwässrige Elektrolyte.Lithium-Ionen-Akkus enthalten kein metallisches Lithium und können wieder aufgeladen werden.Die Lithiumbatterie, die wir zur Energiespeicherung verwenden, ist eine Lithium-Ionen-Batterie, die als „Lithiumbatterie“ bezeichnet wird.

Zu den im Energiespeichersystem verwendeten Lithiumbatterien gehören hauptsächlich: Lithiumeisenphosphatbatterie, ternäre Lithiumbatterie und Lithiummanganatbatterie.Die einzelne Batterie verfügt über eine hohe Spannung, einen großen Arbeitstemperaturbereich, eine hohe spezifische Energie und Effizienz sowie eine geringe Selbstentladungsrate.Die Sicherheit und Lebensdauer können durch den Einsatz von Schutz- und Ausgleichsschaltungen verbessert werden.Unter Berücksichtigung der Vor- und Nachteile verschiedener Batterien sind Lithiumbatterien aufgrund ihrer relativ ausgereiften Industriekette, Sicherheit, Zuverlässigkeit und Umweltfreundlichkeit zur ersten Wahl für Energiespeicherkraftwerke geworden.

Seine Hauptvorteile sind: lange Lebensdauer, hohe Speicherenergiedichte, geringes Gewicht und starke Anpassungsfähigkeit;Die Nachteile sind mangelnde Sicherheit, leichte Explosion, hohe Kosten und eingeschränkte Einsatzbedingungen.

Lithiumeisenphosphat
Unter Lithium-Eisenphosphat-Batterie versteht man die Lithium-Ionen-Batterie, die Lithiumeisenphosphat als Kathodenmaterial verwendet.Zu den Kathodenmaterialien von Lithium-Ionen-Batterien gehören hauptsächlich Lithiumcobalat, Lithiummanganat, Lithium-Nickeloxid, ternäre Materialien, Lithiumeisenphosphat usw. Lithiumcobalat ist das Kathodenmaterial, das von den meisten Lithium-Ionen-Batterien verwendet wird.

Lithiumeisenphosphat als Material für Lithium-Energiebatterien ist erst in den letzten Jahren aufgetaucht.Im Jahr 2005 wurde in China eine Lithium-Eisenphosphat-Batterie mit großer Kapazität entwickelt.Seine Sicherheitsleistung und Lebensdauer sind mit denen anderer Materialien nicht zu vergleichen.Die Lebensdauer des 1C-Ladens und -Entladens beträgt 2000 Mal.Die Überladespannung einer einzelnen Batterie beträgt 30 V, sodass sie nicht brennt und nicht explodiert.Lithium-Ionen-Batterien mit großer Kapazität aus Lithiumeisenphosphat-Kathodenmaterialien lassen sich leichter in Reihe verwenden, um den Anforderungen des häufigen Ladens und Entladens von Elektrofahrzeugen gerecht zu werden.

Lithiumeisenphosphat ist ungiftig, schadstofffrei, sicher, aus weit verbreiteten Rohstoffen, billig, langlebig und bietet weitere Vorteile.Es ist ein ideales Kathodenmaterial für Lithium-Ionen-Batterien der neuen Generation.Lithium-Eisenphosphat-Batterien haben auch Nachteile.Beispielsweise ist die Stopfdichte von Lithium-Eisenphosphat-Kathodenmaterial gering und das Volumen von Lithium-Eisenphosphat-Batterien mit gleicher Kapazität größer als bei Lithium-Ionen-Batterien wie Lithiumkobalat, sodass es bei Mikrobatterien keine Vorteile bietet.

Aufgrund der inhärenten Eigenschaften von Lithiumeisenphosphat ist seine Leistung bei niedrigen Temperaturen schlechter als die anderer Kathodenmaterialien wie Lithiummanganat.Im Allgemeinen kann bei einer einzelnen Zelle (beachten Sie, dass es sich um eine einzelne Zelle und nicht um einen Akkupack handelt) die gemessene Leistung des Akkupacks bei niedrigen Temperaturen möglicherweise etwas höher sein.

Dies hängt mit den Wärmeableitungsbedingungen zusammen. Die Kapazitätserhaltungsrate beträgt etwa 60 bis 70 % bei 0 °C, 40 bis 55 % bei – 10 °C und 20 bis 40 % bei – 20 °C.Eine solche Leistung bei niedrigen Temperaturen kann die Nutzungsanforderungen der Stromversorgung offensichtlich nicht erfüllen.Derzeit haben einige Hersteller die Leistung von Lithiumeisenphosphat bei niedrigen Temperaturen verbessert, indem sie das Elektrolytsystem, die positive Elektrodenformel, die Materialleistung und das Design der Zellstruktur verbessert haben.

Ternäre Lithiumbatterie
Unter ternärer Polymer-Lithiumbatterie versteht man die Lithiumbatterie, deren Kathodenmaterial ternäres Kathodenmaterial aus Lithium-Nickel-Kobalt-Manganat (Li (NiCoMn) O2) ist.Das ternäre Verbundkathodenmaterial besteht aus Nickelsalz, Kobaltsalz und Mangansalz als Rohstoffen.Der Anteil an Nickel, Kobalt und Mangan in der ternären Polymer-Lithium-Batterie kann je nach tatsächlichem Bedarf angepasst werden.Die Batterie mit ternärem Material als Kathode bietet im Vergleich zu einer Lithium-Kobalt-Batterie eine hohe Sicherheit, aber ihre Spannung ist zu niedrig.

Seine Hauptvorteile sind: gute Zyklusleistung;Der Nachteil ist, dass die Nutzung begrenzt ist.Aufgrund der Verschärfung der nationalen Richtlinien für ternäre Lithiumbatterien verlangsamt sich die Entwicklung ternärer Lithiumbatterien jedoch tendenziell.

Lithium-Manganat-Batterie
Lithiummanganatbatterien sind eines der vielversprechendsten Lithiumionen-Kathodenmaterialien.Im Vergleich zu herkömmlichen Kathodenmaterialien wie Lithiumcobalat bietet Lithiummanganat die Vorteile reichhaltiger Ressourcen, geringer Kosten, keiner Umweltverschmutzung, guter Sicherheit, guter Multiplikationsleistung usw. Es ist ein ideales Kathodenmaterial für Leistungsbatterien.Allerdings schränken seine schlechte Zyklenleistung und elektrochemische Stabilität seine Industrialisierung stark ein.Lithiummanganat umfasst hauptsächlich Spinell-Lithiummanganat und geschichtetes Lithiummanganat.Das Spinell-Lithiummanganat hat eine stabile Struktur und lässt sich leicht industriell herstellen.Die heutigen Marktprodukte weisen alle diese Struktur auf.Spinell-Lithiummanganat gehört zum kubischen Kristallsystem, Fd3m-Raumgruppe, und die theoretische spezifische Kapazität beträgt 148 mAh/g.Aufgrund der dreidimensionalen Tunnelstruktur können Lithiumionen reversibel aus dem Spinellgitter entfernt werden, ohne dass die Struktur zusammenbricht, sodass eine hervorragende Vergrößerungsleistung und Stabilität erzielt wird.

3. NiMH-Akku
NiMH-Akkus sind Akkus mit guter Leistung.Die positive aktive Substanz der Nickel-Wasserstoff-Batterie ist Ni (OH) 2 (NiO-Elektrode genannt), die negative aktive Substanz ist Metallhydrid, auch Wasserstoffspeicherlegierung genannt (Wasserstoffspeicherelektrode genannt), und der Elektrolyt ist 6 mol/L Kaliumhydroxidlösung.

Nickel-Metallhydrid-Batterien werden in Hochspannungs-Nickel-Metallhydrid-Batterien und Niederspannungs-Nickel-Metallhydrid-Batterien unterteilt.

Niederspannungs-Nickel-Metallhydrid-Batterien haben die folgenden Eigenschaften: (1) Die Batteriespannung beträgt 1,2–1,3 V, was einer Nickel-Cadmium-Batterie entspricht;(2) Hohe Energiedichte, mehr als das 1,5-fache der einer Nickel-Cadmium-Batterie;(3) Schnelles Laden und Entladen, gute Leistung bei niedrigen Temperaturen;(4) Versiegelbar, starker Überlade- und Entladewiderstand;(5) Keine Bildung dendritischer Kristalle, was einen Kurzschluss in der Batterie verhindern kann;(6) Sicher und zuverlässig, keine Umweltverschmutzung, kein Memory-Effekt usw.

Hochspannungs-Nickel-Wasserstoff-Batterien weisen die folgenden Eigenschaften auf: (1) Hohe Zuverlässigkeit.Es verfügt über einen guten Tiefentladungs- und Überladungsschutz, hält hohen Entladungsraten stand und weist keine Dendritenbildung auf.Es verfügt über gute spezifische Eigenschaften.Seine spezifische Massenkapazität beträgt 60 A · h/kg, was dem Fünffachen der einer Nickel-Cadmium-Batterie entspricht.(2) Lange Lebensdauer, bis zu tausendfach.(3) Vollständig versiegelt, weniger Wartung.(4) Die Leistung bei niedrigen Temperaturen ist ausgezeichnet und die Kapazität ändert sich bei -10 °C nicht wesentlich.

Die Hauptvorteile von NiMH-Akkus sind: hohe Energiedichte, schnelle Lade- und Entladegeschwindigkeit, geringes Gewicht, lange Lebensdauer, keine Umweltverschmutzung;Die Nachteile sind ein leichter Memory-Effekt, mehr Verwaltungsprobleme und das leicht zu bildende Schmelzen einzelner Batterieseparatoren.

4. Durchflusszelle
Die Liquid-Flow-Batterie ist ein neuer Batterietyp.Bei der Liquid-Flow-Batterie handelt es sich um eine Hochleistungsbatterie, bei der positiver und negativer Elektrolyt getrennt getrennt und zirkuliert werden.Es zeichnet sich durch hohe Kapazität, ein breites Anwendungsgebiet (Umwelt) und eine lange Lebensdauer aus.Es handelt sich derzeit um ein neues Energieprodukt.

Flüssigflussbatterien werden im Allgemeinen im System von Energiespeicherkraftwerken verwendet, die aus einer Stapeleinheit, einer Elektrolytlösung und einer Speicher- und Versorgungseinheit für Elektrolytlösung, einer Steuer- und Verwaltungseinheit usw. bestehen. Der Kern besteht aus einem Stapel (der Stapel besteht aus Dutzenden von Zellen für die Oxidations-Reduktionsreaktion) und einer einzelnen Zelle zum Laden und Entladen gemäß spezifischen Anforderungen in Reihe, und ihre Struktur ähnelt der eines Brennstoffzellenstapels.

Vanadium-Flow-Batterie ist eine neue Art von Stromspeicher und Energiespeichergeräten.Es kann nicht nur als unterstützender Energiespeicher für Solar- und Windenergieerzeugungsprozesse verwendet werden, sondern kann auch zum Spitzenausgleich im Stromnetz eingesetzt werden, um die Stabilität des Stromnetzes zu verbessern und die Sicherheit des Stromnetzes zu gewährleisten.Seine Hauptvorteile sind: flexibles Layout, lange Lebensdauer, schnelle Reaktionszeiten und keine schädlichen Emissionen;Der Nachteil besteht darin, dass die Energiedichte stark schwankt.

5. Natrium-Schwefel-Batterie
Die Natrium-Schwefel-Batterie besteht aus Pluspol, Minuspol, Elektrolyt, Membran und Hülle.Im Gegensatz zu gewöhnlichen Sekundärbatterien (Blei-Säure-Batterien, Nickel-Cadmium-Batterien usw.) besteht die Natrium-Schwefel-Batterie aus einer geschmolzenen Elektrode und einem Festelektrolyten.Die aktive Substanz des negativen Pols ist geschmolzenes metallisches Natrium, und die aktive Substanz des positiven Pols ist flüssiger Schwefel und geschmolzenes Natriumpolysulfid.Sekundärbatterie mit metallischem Natrium als negativer Elektrode, Schwefel als positiver Elektrode und Keramikrohr als Elektrolytseparator.Unter einem bestimmten Arbeitsgrad können Natriumionen durch die Elektrolytmembran reversibel mit Schwefel reagieren, um Energie freizusetzen und zu speichern.

Als neuartige chemische Energiequelle wurde diese Art von Batterie seit ihrer Entstehung stark weiterentwickelt.Natriumschwefelbatterien sind klein, haben eine große Kapazität, eine lange Lebensdauer und einen hohen Wirkungsgrad.Es wird häufig in der Speicherung elektrischer Energie eingesetzt, z. B. beim Spitzenausgleich und Talfüllen, in der Notstromversorgung und bei der Erzeugung von Windenergie.

Seine Hauptvorteile sind folgende: 1) Es verfügt über eine höhere spezifische Energie (dh die effektive elektrische Energie pro Massen- oder Volumeneinheit der Batterie).Seine theoretische spezifische Energie beträgt 760 Wh/kg, was tatsächlich 150 Wh/kg übersteigt, das 3-4-fache der von Blei-Säure-Batterien.2) Gleichzeitig kann es mit großem Strom und hoher Leistung entladen werden.Seine Entladungsstromdichte kann im Allgemeinen 200–300 mA/cm2 erreichen und es kann in einem Augenblick das Dreifache seiner inhärenten Energie freisetzen;3) Hohe Lade- und Entladeeffizienz.

Auch die Natrium-Schwefel-Batterie weist Mängel auf.Seine Arbeitstemperatur beträgt 300-350 ℃, daher muss der Akku während des Betriebs erwärmt und warm gehalten werden.Dieses Problem kann jedoch durch den Einsatz leistungsstarker Vakuum-Wärmeisolationstechnologie effektiv gelöst werden.

6. Blei-Kohle-Batterie
Blei-Kohle-Batterien sind kapazitive Blei-Säure-Batterien, eine Technologie, die aus herkömmlichen Blei-Säure-Batterien weiterentwickelt wurde.Es kann die Lebensdauer von Blei-Säure-Batterien erheblich verbessern, indem dem Minuspol der Batterie Aktivkohle hinzugefügt wird.

Die Blei-Kohle-Batterie ist eine neue Art von Superbatterie, die die Blei-Säure-Batterie und den Superkondensator kombiniert: Sie nutzt nicht nur die Vorteile des sofortigen Ladens mit großer Kapazität des Superkondensators aus, sondern nutzt auch den spezifischen Energievorteil der Blei-Säure-Batterie aus und verfügt über eine sehr gute Lade- und Entladeleistung – sie kann in 90 Minuten vollständig aufgeladen werden (wenn die Blei-Säure-Batterie auf diese Weise geladen und entladen wird, beträgt ihre Lebensdauer weniger als 30 Mal).Darüber hinaus wird durch die Zugabe von Kohlenstoff (Graphen) das Phänomen der Sulfatierung der negativen Elektrode verhindert, was einen Faktor früherer Batterieausfälle verringert und die Batterielebensdauer verlängert.

Die Blei-Kohle-Batterie ist eine Mischung aus asymmetrischem Superkondensator und Blei-Säure-Batterie in Form einer internen Parallelschaltung.Als neuartige Superbatterie ist die Blei-Kohlenstoff-Batterie eine Kombination der Technologien von Blei-Säure-Batterie und Superkondensator.Es handelt sich um eine Energiespeicherbatterie mit Doppelfunktion, die sowohl kapazitive Eigenschaften als auch Batterieeigenschaften aufweist.Daher kommen nicht nur die Vorteile des Superkondensator-Sofortladens mit großer Kapazität voll zur Geltung, sondern auch die Energievorteile von Blei-Säure-Batterien, die in einer Stunde vollständig aufgeladen werden können.Es verfügt über eine gute Lade- und Entladeleistung.Aufgrund der Verwendung der Blei-Kohlenstoff-Technologie ist die Leistung von Blei-Kohlenstoff-Batterien der von herkömmlichen Blei-Säure-Batterien weit überlegen, die in Fahrzeugen mit neuer Energie wie Hybrid-Elektrofahrzeugen, Elektrofahrrädern und anderen Bereichen eingesetzt werden können.Es kann auch im Bereich der neuen Energiespeicherung eingesetzt werden, beispielsweise bei der Windkrafterzeugung und Energiespeicherung.