Quali sono i vantaggi delle batterie di accumulo di energia?

Percorso tecnico dell'industria cinese dell'accumulo di energia - accumulo elettrochimico di energia: attualmente, i materiali catodici comuni delle batterie al litio includono principalmente ossido di litio-cobalto (LCO), ossido di litio-manganese (LMO), litio-ferro-fosfato (LFP) e materiali ternari. Il cobaltato di litio è il primo materiale catodico commercializzato con alta tensione, elevata densità di carico, struttura stabile e buona sicurezza, ma costo elevato e bassa capacità. Il manganato di litio ha basso costo e alta tensione, ma le sue prestazioni di ciclo sono scarse e anche la sua capacità è bassa. La capacità e il costo dei materiali ternari variano in base al contenuto di nichel, cobalto e manganese (oltre all'NCA). La densità energetica complessiva è superiore a quella del litio-ferro-fosfato e del cobaltato di litio. Il litio-ferro-fosfato ha basso costo, buone prestazioni di ciclo e buona sicurezza, ma la sua piattaforma di tensione è bassa e la sua densità di compattazione è bassa, con conseguente bassa densità energetica complessiva. Attualmente, il settore energetico è dominato da ternari e litio-ferro, mentre il settore dei consumi è maggiormente a favore del litio-cobalto. I materiali degli elettrodi negativi possono essere suddivisi in materiali carboniosi e materiali non carboniosi: i materiali carboniosi includono grafite artificiale, grafite naturale, microsfere di carbonio mesofase, carbonio morbido, carbonio duro, ecc.; i materiali non carboniosi includono titanato di litio, materiali a base di silicio, materiali a base di stagno, ecc. La grafite naturale e la grafite artificiale sono attualmente le più utilizzate. Sebbene la grafite naturale presenti vantaggi in termini di costo e capacità specifica, il suo ciclo di vita è basso e la sua consistenza è scarsa; tuttavia, le proprietà della grafite artificiale sono relativamente bilanciate, con eccellenti prestazioni di circolazione e una buona compatibilità con l'elettrolita. La grafite artificiale è utilizzata principalmente per batterie di alimentazione per veicoli ad alta capacità e batterie al litio di fascia alta per uso domestico, mentre la grafite naturale è utilizzata principalmente per batterie al litio di piccole dimensioni e batterie al litio di uso domestico per uso generico. I materiali a base di silicio nei materiali non carboniosi sono ancora in continua fase di ricerca e sviluppo. I separatori per batterie al litio possono essere suddivisi in separatori a secco e separatori a umido a seconda del processo di produzione, e il rivestimento a membrana a umido nel separatore a umido sarà la tendenza principale. Il processo a umido e il processo a secco presentano vantaggi e svantaggi. Il processo a umido presenta pori piccoli e uniformi e un film più sottile, ma comporta un investimento elevato, un processo complesso e un elevato impatto ambientale. Il processo a secco è relativamente semplice, ad alto valore aggiunto ed ecologico, ma la dimensione dei pori e la porosità sono difficili da controllare e il prodotto risulta difficile da diluire.

Il percorso tecnico dell'industria cinese dell'accumulo di energia - accumulo elettrochimico di energia: batteria al piombo-acido. La batteria al piombo-acido (VRLA) è una batteria il cui elettrodo è costituito principalmente da piombo e dal suo ossido, e l'elettrolita è una soluzione di acido solforico. Nello stato di carica della batteria al piombo-acido, il componente principale dell'elettrodo positivo è il biossido di piombo, e il componente principale dell'elettrodo negativo è il piombo; nello stato di scarica, i componenti principali degli elettrodi positivo e negativo sono il solfato di piombo. Il principio di funzionamento della batteria al piombo-acido è che la batteria al piombo-acido è un tipo di batteria con anidride carbonica e piombo metallico spugnoso come sostanze attive rispettivamente, positivo e negativo, e una soluzione di acido solforico come elettrolita. I vantaggi delle batterie al piombo-acido sono una catena industriale relativamente matura, un uso sicuro, una manutenzione semplice, un basso costo, una lunga durata, una qualità stabile, ecc. Gli svantaggi sono una bassa velocità di carica, una bassa densità di energia, una breve durata del ciclo, una facile inquinamento, ecc. Le batterie al piombo-acido sono utilizzate come alimentatori di riserva nelle telecomunicazioni, nei sistemi di energia solare, nei sistemi di commutazione elettronici, nelle apparecchiature di comunicazione, in piccoli alimentatori di backup (UPS, ECR, sistemi di backup per computer, ecc.), nelle apparecchiature di emergenza, ecc. e come alimentatori principali in apparecchiature di comunicazione, locomotive elettriche (veicoli di acquisizione, veicoli di trasporto automatici, veicoli elettrici), avviatori di utensili meccanici (trapani a batteria, azionamenti elettrici, slitte elettriche), apparecchiature/strumenti industriali, telecamere, ecc.

Il percorso tecnico dell'industria cinese dell'accumulo di energia: accumulo elettrochimico di energia: batteria a flusso liquido e batteria sodio-zolfo. Le batterie a flusso liquido sono un tipo di batteria in grado di immagazzinare e scaricare elettricità attraverso la reazione elettrochimica di una coppia elettrica solubile sull'elettrodo inerte. La struttura di una tipica batteria a flusso liquido monomerica comprende: elettrodi positivi e negativi; una camera elettrodica circondata da un diaframma e un elettrodo; un serbatoio dell'elettrolita, una pompa e un sistema di tubazioni. La batteria a flusso liquido è un dispositivo di accumulo elettrochimico in grado di realizzare la conversione reciproca di energia elettrica ed energia chimica attraverso la reazione di ossidoriduzione di sostanze attive liquide, realizzando così l'accumulo e il rilascio di energia elettrica. Esistono molte tipologie e sistemi specifici di batterie a flusso liquido. Attualmente, ci sono solo quattro tipi di sistemi di batterie a flusso liquido che sono stati realmente studiati in modo approfondito nel mondo, tra cui la batteria a flusso liquido interamente al vanadio, la batteria a flusso liquido zinco-bromo, la batteria a flusso liquido ferro-cromo e la batteria a flusso liquido polisolfuro/bromo di sodio. La batteria sodio-zolfo è composta da elettrodo positivo, elettrodo negativo, elettrolita, diaframma e involucro, a differenza delle comuni batterie secondarie (batterie al piombo, batterie al nichel-cadmio, ecc.). La batteria sodio-zolfo è composta da elettrodo fuso ed elettrolita solido. Il principio attivo dell'elettrodo negativo è sodio metallico fuso, mentre quello dell'elettrodo positivo è zolfo liquido e sale di polisolfuro di sodio fuso. L'anodo della batteria sodio-zolfo è composto da zolfo liquido, il catodo è composto da sodio liquido e il tubo in beta-alluminio, in materiale ceramico, è separato al centro. La temperatura di esercizio della batteria deve essere mantenuta superiore a 300 °C per mantenere l'elettrodo allo stato fuso. Il percorso tecnico dell'industria cinese dell'accumulo di energia: celle a combustibile: celle di accumulo di energia a idrogeno. Le celle a combustibile a idrogeno sono dispositivi che convertono direttamente l'energia chimica dell'idrogeno in energia elettrica. Il principio di base è che l'idrogeno entra nell'anodo della cella a combustibile, si decompone in protoni ed elettroni del gas sotto l'azione del catalizzatore, e i protoni dell'idrogeno formati attraversano la membrana a scambio protonico per raggiungere il catodo della cella a combustibile e combinarsi con l'ossigeno per generare acqua. Gli elettroni raggiungono il catodo della cella a combustibile attraverso un circuito esterno per formare una corrente. Essenzialmente, si tratta di un dispositivo di generazione di energia a reazione elettrochimica. Le dimensioni del mercato dell'industria globale dell'accumulo di energia — la nuova capacità installata dell'industria dell'accumulo di energia è raddoppiata — le dimensioni del mercato dell'industria globale dell'accumulo di energia — le batterie agli ioni di litio sono ancora la forma principale di accumulo di energia — le batterie agli ioni di litio presentano i vantaggi di un'elevata densità energetica, un'elevata efficienza di conversione, una risposta rapida e così via, e attualmente rappresentano la percentuale più alta di capacità installata, ad eccezione dell'accumulo a pompaggio. Secondo il Libro bianco sullo sviluppo dell'industria cinese delle batterie agli ioni di litio (2022) pubblicato congiuntamente da EVTank e Ivy Institute of Economics. Secondo i dati del Libro Bianco, nel 2021 le spedizioni globali totali di batterie agli ioni di litio saranno pari a 562,4 GWh, con un aumento significativo del 91% su base annua, e la loro quota nei nuovi impianti di accumulo di energia a livello globale supererà il 90%. Sebbene altre forme di accumulo di energia, come le batterie al vanadio, le batterie agli ioni di sodio e l'aria compressa, abbiano iniziato a ricevere sempre maggiore attenzione negli ultimi anni, le batterie agli ioni di litio offrono ancora grandi vantaggi in termini di prestazioni, costi e industrializzazione. Nel breve e medio termine, le batterie agli ioni di litio saranno la principale forma di accumulo di energia al mondo e la loro quota nei nuovi impianti di accumulo di energia rimarrà elevata.

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