¿Cuáles son las ventajas de la batería de almacenamiento de energía?

Trayectoria técnica de la industria china de almacenamiento de energía (almacenamiento electroquímico): Actualmente, los materiales catódicos comunes para baterías de litio incluyen principalmente óxido de cobalto y litio (LCO), óxido de manganeso y litio (LMO), fosfato de hierro y litio (LFP) y materiales ternarios. El cobaltato de litio es el primer material catódico comercializado con alto voltaje, alta densidad de derivación, estructura estable y buena seguridad, pero alto costo y baja capacidad. El manganato de litio tiene bajo costo y alto voltaje, pero su rendimiento cíclico es bajo y su capacidad también es baja. La capacidad y el costo de los materiales ternarios varían según el contenido de níquel, cobalto y manganeso (además de NCA). La densidad energética general es mayor que la del fosfato de hierro y litio y el cobaltato de litio. El fosfato de hierro y litio tiene bajo costo, buen rendimiento cíclico y buena seguridad, pero su plataforma de voltaje y densidad de compactación son bajos, lo que resulta en una baja densidad energética general. Actualmente, el sector eléctrico está dominado por los ternarios y el hierro y litio, mientras que el sector de consumo se centra más en el cobalto y litio. Los materiales de electrodos negativos se pueden dividir en materiales de carbono y materiales no carbonados: los materiales de carbono incluyen grafito artificial, grafito natural, microesferas de carbono mesofásico, carbono blando, carbono duro, etc.; los materiales no carbonados incluyen titanato de litio, materiales a base de silicio, materiales a base de estaño, etc. El grafito natural y el grafito artificial son los más utilizados actualmente. Si bien el grafito natural ofrece ventajas en cuanto a costo y capacidad específica, su ciclo de vida es corto y su consistencia es deficiente. Sin embargo, las propiedades del grafito artificial son relativamente equilibradas, con un excelente rendimiento de circulación y buena compatibilidad con el electrolito. El grafito artificial se utiliza principalmente para baterías de vehículos de gran capacidad y baterías de litio de consumo de alta gama, mientras que el grafito natural se utiliza principalmente para baterías de litio pequeñas y baterías de litio de consumo de uso general. Los materiales a base de silicio en materiales no carbonados aún se encuentran en continuo desarrollo. Los separadores de baterías de litio se pueden dividir en separadores secos y separadores húmedos según el proceso de producción, siendo el recubrimiento de membrana húmeda en el separador húmedo la principal tendencia. El proceso húmedo y el proceso seco tienen sus propias ventajas y desventajas. El proceso húmedo ofrece un tamaño de poro pequeño y uniforme, y una película más delgada, pero requiere una gran inversión, es complejo y genera una gran contaminación ambiental. El proceso seco es relativamente simple, de alto valor añadido y respetuoso con el medio ambiente, pero el tamaño de poro y la porosidad son difíciles de controlar y el producto es difícil de diluir.

La trayectoria técnica de la industria china de almacenamiento de energía: almacenamiento electroquímico de energía: baterías de plomo-ácido. Las baterías de plomo-ácido (VRLA) son baterías cuyo electrodo está compuesto principalmente de plomo y su óxido, y el electrolito es una solución de ácido sulfúrico. Durante la carga, el componente principal del electrodo positivo es dióxido de plomo y el componente principal del electrodo negativo es plomo. En la descarga, los componentes principales de los electrodos positivo y negativo son sulfato de plomo. El principio de funcionamiento de las baterías de plomo-ácido es que utilizan dióxido de carbono y plomo metálico esponjoso como sustancias activas, respectivamente, y una solución de ácido sulfúrico como electrolito. Las ventajas de las baterías de plomo-ácido son su cadena industrial relativamente madura, uso seguro, mantenimiento simple, bajo costo, larga vida útil, calidad estable, etc. Las desventajas son la baja velocidad de carga, baja densidad energética, ciclo de vida corto, fácil de causar contaminación, etc. Las baterías de plomo-ácido se utilizan como fuentes de alimentación de reserva en telecomunicaciones, sistemas de energía solar, sistemas de conmutación electrónica, equipos de comunicación, pequeñas fuentes de alimentación de respaldo (UPS, ECR, sistemas de respaldo de computadora, etc.), equipos de emergencia, etc., y como fuentes de alimentación principales en equipos de comunicación, locomotoras de control eléctrico (vehículos de adquisición, vehículos de transporte automáticos, vehículos eléctricos), arrancadores de herramientas mecánicas (taladros inalámbricos, conductores eléctricos, trineos eléctricos), equipos/instrumentos industriales, cámaras, etc.

La trayectoria técnica de la industria china de almacenamiento de energía: almacenamiento electroquímico de energía: baterías de flujo líquido y baterías de sodio y azufre. Las baterías de flujo líquido son un tipo de batería que almacena y descarga electricidad mediante la reacción electroquímica del par eléctrico soluble en el electrodo inerte. La estructura típica de un monómero de batería de flujo líquido incluye: electrodos positivo y negativo; una cámara de electrodos rodeada por un diafragma y un electrodo; y un tanque de electrolito, bomba y sistema de tuberías. Las baterías de flujo líquido son dispositivos de almacenamiento de energía electroquímica que pueden realizar la conversión mutua de energía eléctrica y química mediante la reacción de oxidación-reducción de sustancias activas líquidas, logrando así el almacenamiento y la liberación de energía eléctrica. Existen muchos tipos y sistemas específicos de baterías de flujo líquido. Actualmente, solo hay cuatro tipos de sistemas de baterías de flujo líquido que se han estudiado en profundidad en el mundo: las baterías de flujo líquido de vanadio, las baterías de zinc-bromo, las baterías de hierro-cromo y las baterías de flujo líquido de polisulfuro de sodio/bromo. La batería de sodio-azufre está compuesta de electrodo positivo, electrodo negativo, electrolito, diafragma y carcasa, que es diferente de la batería secundaria general (batería de plomo-ácido, batería de níquel-cadmio, etc.). La batería de sodio-azufre está compuesta de electrodo fundido y electrolito sólido. La sustancia activa del electrodo negativo es sodio metálico fundido, y la sustancia activa del electrodo positivo es azufre líquido y sal de polisulfuro de sodio fundido. El ánodo de la batería de sodio-azufre está compuesto de azufre líquido, el cátodo está compuesto de sodio líquido y el tubo de beta-aluminio de material cerámico está separado en el medio. La temperatura de funcionamiento de la batería se mantendrá por encima de 300 °C para mantener el electrodo en estado fundido. El camino técnico de la industria de almacenamiento de energía de China - pila de combustible: celda de almacenamiento de energía de hidrógeno La celda de combustible de hidrógeno es un dispositivo que convierte directamente la energía química del hidrógeno en energía eléctrica. El principio básico es que el hidrógeno entra en el ánodo de la pila de combustible, se descompone en protones y electrones gaseosos bajo la acción del catalizador, y los protones de hidrógeno formados pasan a través de la membrana de intercambio de protones para llegar al cátodo de la pila de combustible y combinarse con oxígeno para generar agua. Los electrones llegan al cátodo de la pila de combustible a través de un circuito externo para formar una corriente. Esencialmente, es un dispositivo de generación de energía de reacción electroquímica. El tamaño del mercado de la industria mundial de almacenamiento de energía —la nueva capacidad instalada de la industria de almacenamiento de energía se ha duplicado— el tamaño del mercado de la industria mundial de almacenamiento de energía —las baterías de iones de litio siguen siendo la forma principal de almacenamiento de energía— las baterías de iones de litio tienen las ventajas de alta densidad energética, alta eficiencia de conversión, respuesta rápida, etc., y actualmente representan la mayor proporción de la capacidad instalada, excepto para el almacenamiento por bombeo. Según el libro blanco sobre el desarrollo de la industria de baterías de iones de litio de China (2022) publicado conjuntamente por EVTank e Ivy Institute of Economics. Según los datos del informe técnico, en 2021, los envíos globales totales de baterías de iones de litio alcanzaron los 562,4 GWh, un aumento significativo del 91 % interanual, y su participación en las nuevas instalaciones globales de almacenamiento de energía también superará el 90 %. Si bien otras formas de almacenamiento de energía, como las baterías de flujo de vanadio, las baterías de iones de sodio y las de aire comprimido, también han comenzado a recibir cada vez más atención en los últimos años, las baterías de iones de litio aún presentan grandes ventajas en términos de rendimiento, costo e industrialización. A corto y mediano plazo, las baterías de iones de litio serán la principal forma de almacenamiento de energía a nivel mundial, y su participación en las nuevas instalaciones de almacenamiento de energía se mantendrá en un nivel alto.

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