В чём преимущества аккумуляторных батарей для хранения энергии?

Технический путь развития китайской индустрии хранения энергии – электрохимическое хранение энергии: В настоящее время основными катодными материалами литиевых батарей являются оксид кобальта лития (LCO), оксид марганца лития (LMO), фосфат железа лития (LFP) и тройные материалы. Кобальт лития – первый коммерциализированный катодный материал, обладающий высоким напряжением, высокой насыпной плотностью, стабильной структурой и хорошей безопасностью, но высокой стоимостью и низкой емкостью. Марганец лития имеет низкую стоимость и высокое напряжение, но его циклические характеристики плохие, а емкость также низкая. Емкость и стоимость тройных материалов варьируются в зависимости от содержания никеля, кобальта и марганца (помимо NCA). Общая плотность энергии выше, чем у фосфата железа лития и кобальта лития. Фосфат железа лития имеет низкую стоимость, хорошие циклические характеристики и хорошую безопасность, но его напряжение на пике заряда низкое, а плотность уплотнения низкая, что приводит к низкой общей плотности энергии. В настоящее время в энергетическом секторе доминируют тройные материалы и оксид железа лития, в то время как в потребительском секторе больше используется кобальт лития. Материалы для отрицательных электродов можно разделить на углеродные и неуглеродные: к углеродным материалам относятся искусственный графит, природный графит, мезофазные углеродные микросферы, мягкий углерод, твердый углерод и др.; к неуглеродным материалам относятся титанат лития, материалы на основе кремния, материалы на основе олова и др. В настоящее время наиболее широко используются природный и искусственный графит. Хотя природный графит имеет преимущества в стоимости и удельной емкости, его срок службы низок, а стабильность характеристик оставляет желать лучшего; однако свойства искусственного графита относительно сбалансированы, он обладает отличными циркуляционными характеристиками и хорошей совместимостью с электролитом. Искусственный графит в основном используется в автомобильных аккумуляторах большой емкости и высококачественных бытовых литиевых батареях, в то время как природный графит в основном используется в небольших литиевых батареях и бытовых литиевых батареях общего назначения. Исследования и разработки неуглеродных материалов на основе кремния все еще продолжаются. Сепараторы литиевых батарей можно разделить на сухие и мокрые в зависимости от процесса производства, при этом мокрый мембранный слой в мокрых сепараторах будет основной тенденцией. Мокрый и сухой процессы имеют свои преимущества и недостатки. Влажный процесс обеспечивает получение мелких и однородных пор и более тонкой пленки, но требует больших инвестиций, сложен в процессе и приводит к значительному загрязнению окружающей среды. Сухой процесс относительно прост, высокодоходен и экологичен, но при этом трудно контролировать размер пор и пористость, а также сложно добиться тонкости получаемого продукта.

Технический путь развития китайской индустрии хранения энергии – электрохимическое хранение энергии: свинцово-кислотные батареи (VRLA) – это батареи, электроды которых в основном состоят из свинца и его оксида, а электролитом является раствор серной кислоты. В состоянии заряда свинцово-кислотной батареи основным компонентом положительного электрода является диоксид свинца, а основным компонентом отрицательного электрода – свинец; в состоянии разряда основными компонентами положительного и отрицательного электродов являются сульфат свинца. Принцип работы свинцово-кислотной батареи заключается в том, что в качестве положительных и отрицательных активных веществ используются диоксид углерода и пористый металлический свинец соответственно, а в качестве электролита – раствор серной кислоты. Преимущества свинцово-кислотных аккумуляторов включают относительно развитую производственную цепочку, безопасность использования, простоту обслуживания, низкую стоимость, длительный срок службы, стабильное качество и т. д. Недостатки: низкая скорость зарядки, низкая плотность энергии, короткий цикл работы, склонность к загрязнению окружающей среды и т. д. Свинцово-кислотные аккумуляторы используются в качестве резервных источников питания в телекоммуникациях, системах солнечной энергетики, электронных коммутационных системах, коммуникационном оборудовании, маломощных резервных источниках питания (ИБП, ЭБУ, компьютерных резервных системах и т. д.), аварийном оборудовании и т. д., а также в качестве основных источников питания в коммуникационном оборудовании, электровозах (машинах сбора данных, автоматизированных транспортных средствах, электромобилях), механических пусковых устройствах (аккумуляторных дрелях, электрошуруповертах, электрокувалдах), промышленном оборудовании/приборах, фотоаппаратах и ​​т. д.

Технический путь развития китайской индустрии хранения энергии – электрохимическое хранение энергии: жидкостные проточные батареи и натриево-серные батареи. Жидкостные проточные батареи – это тип батарей, которые могут накапливать и разряжать электричество посредством электрохимической реакции растворимых электрических пар на инертном электроде. Структура типичной жидкостной проточной батареи включает в себя: положительный и отрицательный электроды; электродную камеру, окруженную диафрагмой и электродом; резервуар с электролитом, насос и трубопроводную систему. Жидкостная проточная батарея – это электрохимическое устройство хранения энергии, которое может осуществлять взаимное преобразование электрической и химической энергии посредством окислительно-восстановительной реакции жидких активных веществ, тем самым обеспечивая хранение и высвобождение электрической энергии. Существует множество подразделов и специфических систем жидкостных проточных батарей. В настоящее время в мире глубоко изучены только четыре типа систем жидкостных проточных батарей: полностью ванадиевая жидкостная проточная батарея, цинково-бромная жидкостная проточная батарея, железо-хромовая жидкостная проточная батарея и натриево-полисульфидная/бромная жидкостная проточная батарея. Натрий-серный аккумулятор состоит из положительного электрода, отрицательного электрода, электролита, диафрагмы и корпуса, что отличает его от обычных вторичных аккумуляторов (свинцово-кислотных, никель-кадмиевых и др.). Натрий-серный аккумулятор состоит из расплавленного электрода и твердого электролита. Активным веществом отрицательного электрода является расплавленный металлический натрий, а активным веществом положительного электрода — жидкая сера и расплавленная полисульфидная соль натрия. Анод натрий-серного аккумулятора состоит из жидкой серы, катод — из жидкого натрия, а посередине находится бета-алюминиевая трубка из керамического материала. Рабочая температура аккумулятора должна поддерживаться выше 300 °C для поддержания электродов в расплавленном состоянии. Технический путь развития китайской индустрии хранения энергии — топливные элементы: водородные топливные элементы — это устройства, которые напрямую преобразуют химическую энергию водорода в электрическую энергию. Основной принцип заключается в том, что водород поступает в анод топливного элемента, разлагается на газообразные протоны и электроны под действием катализатора, а образовавшиеся протоны водорода проходят через протонно-обменную мембрану, достигая катода топливного элемента и соединяясь с кислородом для образования воды. Электроны по внешней цепи достигают катода топливного элемента, образуя электрический ток. По сути, это электрохимическое устройство для генерации энергии. Объем мирового рынка систем хранения энергии — новые установленные мощности в этой отрасли удвоились — литий-ионные батареи по-прежнему остаются основным типом систем хранения энергии — литий-ионные батареи обладают преимуществами высокой плотности энергии, высокой эффективности преобразования, быстрого отклика и т. д., и в настоящее время занимают наибольшую долю в установленной мощности, за исключением гидроаккумулирующих электростанций. Согласно аналитическому докладу о развитии китайской литий-ионной аккумуляторной промышленности (2022), совместно опубликованному EVTank и Ivy Institute of Economics. Согласно данным аналитического отчета, в 2021 году общий объем мировых поставок литий-ионных батарей составит 562,4 ГВт·ч, что на 91% больше, чем годом ранее, а их доля в мировых установках хранения энергии превысит 90%. Хотя другие формы хранения энергии, такие как ванадиевые проточные батареи, натрий-ионные батареи и батареи на сжатом воздухе, также стали привлекать все больше внимания в последние годы, литий-ионные батареи по-прежнему обладают значительными преимуществами с точки зрения производительности, стоимости и промышленного применения. В краткосрочной и среднесрочной перспективе литий-ионные батареи станут основной формой хранения энергии в мире, и их доля в новых установках хранения энергии останется на высоком уровне.

Компания Longrun-energy специализируется на области хранения энергии и интегрирует сервисную базу цепочки поставок для предоставления решений в области хранения энергии для бытового, промышленного и коммерческого применения, включая проектирование, сборку, обучение, рыночные решения, контроль затрат, управление, эксплуатацию и техническое обслуживание и т.д. Благодаря многолетнему сотрудничеству с известными производителями аккумуляторов и инверторов, мы обобщили технологический и опыт разработок для создания интегрированной сервисной базы цепочки поставок.