Popularizacija strokovnega znanja industrije litijevih baterij

Litij{0}}ionske baterije so vrsta sekundarnega akumulatorskega sistema, ki uporablja kovinski oksid iz litijeve zlitine kot material pozitivne elektrode, grafit kot material negativne elektrode in uporablja ne{1}}vodno raztopino elektrolita. Njegov temeljni princip delovanja temelji na reverzibilni interkalaciji in deinterkalaciji litijevih ionov med pozitivno in negativno elektrodo med polnjenjem in praznjenjem, namesto da bi se zanašal na redoks reakcijo kovinskega litija. To daje litij-ionskim baterijam pomembne prednosti pred tradicionalnimi litij-kovinskimi baterijami v smislu varnosti, življenjske dobe in energijske gostote. Z vidika oblike izdelka je litij-ionska baterijska celica osnovna enota, ki sestavlja različne vrste baterijskih paketov. Ko je več celic združenih in zapakiranih zaporedno in vzporedno, nastane litij-ionski akumulator ali litij-ionski akumulator.

 

Za scenarije uporabe terminalov so posebni izdelki, razviti za področja fotovoltaike in shranjevanja energije, litij-ionske baterije za solarne izdelke, paket litijevih baterij za sisteme za shranjevanje sončne energije in litij-ionska baterija za sisteme sončne energije. Poleg tega litijeve baterije SuperPack predstavljajo vrsto posebnega baterijskega izdelka z visoko-zanesljivo embalažo in široko-temperaturno prilagodljivostjo, medtem ko Battery Pack Kit zagotavlja rešitve modularnih komponent za sistemske integratorje. Z vidika inženirske klasifikacije lahko litijeve baterije glede na obliko embalaže razdelimo na tri vrste: cilindrične, kvadratne in mehke. Vsaka oblika ima svoj poudarek na učinkovitosti združevanja, zmogljivosti odvajanja toplote in mehanski trdnosti ter je primerna za različne scenarije uporabe.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Litijeve baterije imajo običajno dve obliki: cilindrično in kvadratno, s spiralno zavitimi ali zloženimi skupinami elektrod v notranjosti. Pozitivna elektroda je sestavljena iz litijevega kobaltovega oksida, litijevega manganata, litijevega železovega fosfata ali ternarnih materialov, prevlečenih na aluminijasto folijo, aluminijasta folija pa služi kot pozitivni zbiralnik toka; negativna elektroda je sestavljena iz umetnega grafita ali naravnega grafita, prevlečenega na bakreno folijo, bakrena folija pa služi kot negativni zbiralnik toka. Kot izolacijski material med pozitivno in negativno elektrodo se uporablja plast izredno tanke in visoko prepustne polietilenske ali polipropilenske mikroporozne folije. Notranjost baterije je napolnjena z raztopino organskega elektrolita. Poleg tega sta na vrhu jedra akumulatorja nameščena varnostni ventil in element PTC (uporablja se v nekaterih cilindričnih tipih), da pravočasno zaščitita akumulator pred poškodbami, ko je akumulator v nenormalnem stanju ali je izhod kratek-stičen. Nazivna napetost posamezne litij-ionske baterije je 3,7 V (sistem litij-železov fosfat je 3,2 V). Zaradi omejene zmogljivosti ene same baterije je v praktičnih aplikacijah več celic pogosto povezanih zaporedno za povečanje napetosti in vzporedno za povečanje zmogljivosti, da se izpolnijo zahteve glede napetostne platforme in energetske zmogljivosti različnih naprav.

 

Z vidika proizvodnega procesa proizvodnja specializiranih izdelkov za shranjevanje energije, kot je baterija za litij-ionski sistem za shranjevanje energije, zahteva na desetine postopkov, kot so prevleka polov, valjanje, rezanje, navijanje/laminacija, vbrizgavanje tekočine, oblikovanje in ločevanje prostornine. Med njimi ima postopek izdelave polov izjemno visoke zahteve glede enakomernosti debeline prevleke (toleranca nadzorovana v ±1,5 μm), poravnave polov (odstopanje ne presega 0,5 mm) in nadzora brušenja (višina bruha ne presega 15 μm). Za tesnjenje lupine in pokrova se uporablja lasersko varjenje. Penetracija pri varjenju mora biti natančno nadzorovana v območju 0,3-0,8 mm in ne sme biti nobenih prodornih por ali brizganja. Postopek tvorbe je prvi elektrokemični proces, ki aktivira baterijo in ga je treba izvajati v okolju s strogo nadzorovano temperaturo. Prvi polnilni tok je običajno nastavljen na 0,05 °C do 0,1 °C, da se spodbudi nastanek stabilnega vmesnega filma trdnega elektrolita.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Litij-ionske baterije solarnega domačega sistema so posebej zasnovane za gospodinjske fotovoltaične sisteme za shranjevanje energije. Njegove osnovne zahteve vključujejo širok razpon delovne temperature (-20 stopinj do 60 stopinj), življenjsko dobo najmanj 6000-krat in stopnjo zaščite IP65 ali višjo za prilagoditev okolju namestitve na prostem. Litijeve sončne baterije se pogosto uporabljajo v fotonapetostnih elektrarnah izven omrežja, rezervnih virih napajanja za komunikacijske bazne postaje in mikroomrežnih sistemih na oddaljenih območjih. Njihove specifikacije zmogljivosti so običajno med 2,5 kWh in 20 kWh in jih je mogoče prilagodljivo vzporedno razširiti glede na obremenitev. Na področju velikih elektrarn za shranjevanje energije se paket litijevih baterij Solar Energy Storage Systems uporablja v obliki posode ali omare. Zmogljivost posameznega sistema lahko doseže raven MWh, sodeluje pri regulaciji frekvence in konic električnega omrežja ter integraciji in porabi obnovljivih virov energije v omrežju.

 

Litij-ionska baterija za sistem sončne energije poudarja komunikacijsko združljivost s fotonapetostnimi pretvorniki, pretvorniki za shranjevanje energije in sistemi za upravljanje energije ter običajno podpira več protokolov, kot so vodilo CAN, RS485 in Modbus. Litijeve baterije SuperPack so primerne za težke delovne pogoje, kot so nenadzorovane bazne postaje, oprema za polarne znanstvene raziskave in posebna vozila, zaradi odlične učinkovitosti praznjenja pri nizki-temperaturi (več kot 70 % nazivne zmogljivosti se lahko izprazni v okolju -30 stopinj) in zelo zanesljive zaprte strukture. Komplet baterijskega paketa zagotavlja sistemskim integratorjem standardizirane baterijske module, podrejene plošče BMS, strukturne dele in komponente kabelskega snopa, kar znatno zmanjša kompleksnost in cikel integriranega razvoja.

 

Na področju električnih baterij se litij{0}}ionske baterije široko uporabljajo v električnih osebnih avtomobilih, električnih avtobusih, logističnih vozilih in vozilih za specialno inženirstvo. Področje shranjevanja energije pokriva tri glavne tržne segmente: velike elektrarne, industrijsko in komercialno shranjevanje energije ter shranjevanje energije v gospodinjstvih. Področje potrošniške elektronike vključuje pametne telefone, prenosnike, nosljive naprave in brezpilotna letala. Kot končna oblika izdelka za zgoraj-omenjene vrste aplikacij mora zasnova litij-ionskega baterijskega paketa celovito upoštevati več-dimenzionalne kazalnike, kot so energijska gostota, gostota moči, toplotno upravljanje, mehanska zaščita in električna varnost. Je visoko integriran izdelek elektrokemije, strojništva in tehnologije močnostne elektronike.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V primerjavi s tradicionalnimi svinčenimi-kislinskimi baterijami in nikelj-metal-hidridnimi baterijami litij-ionske baterije kažejo znatne prednosti v več dimenzijah zmogljivosti. Kar zadeva energijsko gostoto, lahko litij-ionske baterije dosežejo 460-600 Wh/kg, kar je približno 6-7-krat več kot pri svinčenih-kislinskih baterijah, kar pomeni, da je pod isto težo mogoče shraniti več električne energije. Kar zadeva življenjsko dobo baterije, lahko baterije, ki uporabljajo katode iz litij-železovega fosfata, dosežejo več kot 6000 ciklov pri pogojih polnjenja in praznjenja 1C in 100-odstotne globine praznjenja, njihova življenjska doba pa lahko doseže več kot 6 let. Kar zadeva nazivno napetost, je delovna napetost ene celice 3,7 V ali 3,2 V, kar je približno enako zaporedni napetosti treh nikelj-metal-hidridnih ali nikelj-kadmijevih baterij, zaradi česar je lažje sestaviti baterijski paket z višjo napetostjo. V smislu vzdržljivosti visoke moči lahko močna litij-železo-fosfatna baterija podpira trenutno stopnjo praznjenja 15-30C, da zadosti potrebam po pospeševanju vozila in vzpenjanju. Stopnja samopraznjenja je izjemno nizka in jo je običajno mogoče nadzorovati pod 1 % na mesec, kar je manj kot 1/20 stopnje pri nikelj-metal-hidridnih baterijah. Kar zadeva težo, je teža enakega volumna le 1/6 do 1/5 svinčevih izdelkov. Kar zadeva prilagodljivost pri visokih in nizkih temperaturah, se lahko uporablja v okoljih od -20 stopinj do 60 stopinj, po posebni obdelavi pa lahko doseže -45 stopinj.

 

Z vidika zelenega varovanja okolja ne vsebuje strupenih in škodljivih težkih kovin, kot so svinec, živo srebro in kadmij, v proizvodnem procesu pa se praktično ne porabljajo vodni viri. Vendar imajo litij-ionske baterije tudi več tehničnih omejitev. Prvič, vse litij-ionske baterije morajo biti opremljene z zaščitnimi vezji za preprečevanje prenapolnjenosti, pre-praznjenja in pre-toka, kar poveča kompleksnost in ceno sistema. Drugič, baterij sistema litij kobalt oksid ni mogoče izprazniti pri visokih tokovih in imajo slabo varnost. Tretjič, proizvodni pogoji so izredno zahtevni - ključne postopke, kot so prevleka elektrod, navijanje in vbrizgavanje tekočine, je treba izvajati v sušilnici z rosiščem pod -40 stopinj, kar ima za posledico visoke naložbene stroške opreme in obratovalne stroške. Četrtič, obstajajo omejitve glede pogojev uporabe. Uporaba pri previsokih ali prenizkih temperaturah bo pospešila staranje in celo povzročila varnostna tveganja.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Če morate prilagoditi visoko-zanesljivostFlash Battery litijeve baterijein podporne sistemske rešitve za vaš novi energetski projekt, lahko naša ekipa inženirjev zagotovi podrobne tehnične specifikacije in podporo za aplikacije, da vam pomaga zgraditi najbolj konkurenčno arhitekturo za shranjevanje energije.