Различные типы аккумуляторов оказывают разное воздействие при использовании в качестве накопителя энергии.. Мир все больше зависит от возобновляемых источников энергии, таких как солнечная и ветровая энергия., и спрос на надежное хранение энергии также растет. Поэтому, типы аккумуляторов постоянно изобретаются и соответственно расширяются.
Мы храним энергию, вырабатываемую в периоды пиковой нагрузки, для использования в периоды пиковой нагрузки или когда возобновляемая энергия недоступна.. Метод хранения энергии заключается в хранении электрической энергии в виде постоянного тока. (ОКРУГ КОЛУМБИЯ) через аккумуляторные батареи, который необходимо преобразовать в переменный ток (переменный ток) для использования человеком посредством накопителей или солнечных инверторов.
Поэтому, в последние годы, аккумуляторная промышленность добилась значительного прогресса, с более передовыми технологиями и более экономичными ценами.
Многие люди предпочитают комплексные энергетические решения, например, хранилище солнечной энергии GycxSolar, потому что он прост в использовании и имеет лучшую производительность.
В этой статье, мы исследуем наиболее подходящие типы аккумуляторов для систем хранения энергии и рассмотрим некоторые факторы, которые следует учитывать при выборе аккумуляторов энергии..
Оглавление
Что такое хранилище энергии?
Хранение энергии — это процесс хранения энергии в определенных устройствах или системах для дальнейшего использования по мере необходимости.. В широком смысле, Под хранением энергии понимается хранение энергии в одной форме или преобразование ее в другую форму с помощью среды или устройства., а затем выпускать его через оборудование в соответствии с будущими потребностями приложения..
Под узким определением хранения энергии понимается ряд технологий и мер, в которых используются химические или физические методы для хранения электрической энергии, вырабатываемой при выработке электроэнергии, и высвобождения ее при необходимости..
Хранение энергии помогает людям экономить энергию и использовать ее, когда спрос увеличивается или прекращается подача энергии.. Поэтому, накопители энергии всегда поддерживают баланс между спросом и предложением для потребителей, и предотвращает такие проблемы, как нестабильное электроснабжение и рост затрат.
Потому что процесс хранения энергии включает в себя преобразование различных форм энергии., накопитель энергии может помочь хранить солнечную энергию, ветер, и другие возобновляемые источники энергии, повышение важности эксплуатации накопителей энергии.
Какие существуют виды накопления энергии?
Из прилагаемой схемы, видно, что существуют различные типы накопления энергии. Выбор типов накопителей энергии можно всесторонне рассмотреть, оценив масштабируемость., продолжительность циклов зарядки и разрядки, затраты на хранение, экологичность, и другие аспекты. На рынке представлено несколько распространенных типов накопителей энергии..
Хранение механической энергии
Речь идет об использовании тепловой энергии., энергия ветра, гидроэнергетика, и некоторые возобновляемые источники энергии. Популярные механические системы включают в себя гидроаккумулирующие системы., сжатие накопителя энергии маховика, и хранение энергии воздуха.
Электрохимическое хранение
Электрохимическое хранение энергии включает в себя различные типы аккумуляторных систем хранения энергии.. Батареи преобразуют химическую энергию в электрическую.. Двумя наиболее распространенными типами являются аккумуляторные батареи и проточные батареи.. Разные типы аккумуляторов имеют свои особенности., и в этой статье в основном обсуждаются аккумуляторные батареи.
Сравнение 9 виды аккумуляторов энергии
Следующий, вы увидите преимущества и недостатки 9 типы аккумуляторов в области хранения энергии. Они старший брат по батареям – свинцово-кислотные аккумуляторы, популярный мейнстрим на рынке – литий-ионные аккумуляторы, популярная цель исследований и разработок – натрий-ионные аккумуляторы, привлекательная новая звезда среди литий-полимерных элементов – литиевые серные батареи, никель-водородные батареи, суперконденсаторы, топливные элементы, проточные батареи, и литий-кобальт-оксидные батареи (LCO) в литий-кобальт-оксидных батареях.
① Свинцово-кислотный аккумулятор
Свинцово-кислотные аккумуляторы являются одними из старейших., самый зрелый, и широко используемые типы аккумуляторных батарей, которые десятилетиями использовались для хранения энергии.
Свинцово-кислотные аккумуляторы могут быть вам знакомы, поскольку они являются наиболее популярными аккумуляторами для транспортных средств..
Свинцово-кислотные аккумуляторы обычно тяжелые и имеют короткий срок службы.. Рассчитано на основе ежедневной операции зарядки и разрядки., их типичный срок службы составляет менее трех лет. Но цена у него самая дешевая.
Свинцово-кислотные аккумуляторы имеют комплексную систему переработки и являются наиболее зрелым типом аккумуляторов, подлежащих переработке.. По данным Ассоциации хранения энергии, уровень переработки материалов превышает 90%, а обычные свинцовые батареи изготавливаются из более чем 80% переработанные материалы, который также в определенной степени экологически безопасен. Кроме того, свинцово-кислотные аккумуляторы безопаснее некоторых других химических аккумуляторов, поскольку их активные ингредиенты не являются легковоспламеняющимися..
Преимущество:
- Сырье легко получить
- Цена и стоимость относительно низкие
- Продуманная и совершенная технология
- Хорошие температурные характеристики, может работать в среде -40 ℃ -60 ℃.
- Подходит для плавающей зарядки, нет эффекта памяти.
- Отработанные батареи легко перерабатывать и помогают защитить окружающую среду..
Недостатки:
- Низкая плотность энергии (плотность энергии), обычно между 30-40 Втч/кг.
- Короткий цикл жизни (300 к 500 циклы)
- Сравнительно низкая эффективность (79-85%)
- Плохая производительность при высоких температурах
- Процесс производства аккумуляторов этого типа сильно подвержен загрязнению окружающей среды и должен быть оснащен тремя устройствами для переработки отходов..
Подходящие приложения:
- Автономная система хранения энергии
- Система резервного питания
- Приложения, требующие низкой плотности мощности/энергии
② Литий-ионный аккумулятор
После понимания свинцово-кислотных аккумуляторов старшего брата на рынке аккумуляторов, давайте посмотрим на текущий основной рынок – литий-ионные аккумуляторы.
Среди 9 типы батарей, литиевые батареи доминируют на рынке, учет 92% мировой установленной мощности электрохимических накопителей энергии и 90% мирового рынка сетевых аккумуляторных батарей.
Технология литиевых батарей в настоящее время является наиболее важной и широко используемой технологией электрохимического хранения энергии., с его основными рыночными применениями в области хранения энергии и электронных потребительских товаров, таких как мобильные телефоны., ноутбуки, и электромобили на новой энергии. Согласно отчету Министерства энергетики США о технологиях хранения энергии и стоимостных характеристиках., для системы хранения энергии на 4 часа, учитывая стоимость, производительность, календарь и цикл жизни, а также технологическая зрелость, литий-ионные аккумуляторы лучший выбор.
Основными типами литий-ионных аккумуляторов, используемых для хранения энергии, являются::
Литий-железо-фосфат (ЛФП)
Считается лучшим выбором для стационарного хранения энергии благодаря своей высокой безопасности., долгий срок службы, и низкая стоимость.
Аккумуляторы LFP менее склонны к тепловому выходу из строя.
Оксид лития, никеля, марганца, кобальта (НМЦ)
Обеспечивает более высокую плотность энергии, чем LFP., но с более высокой стоимостью и несколько меньшей термостабильностью.
Титанат лития (ДН)
Он имеет превосходную удельную мощность и срок службы. (над 10000 циклы), и низкая плотность энергии, что делает его подходящим для приложений, требующих частой зарядки/разрядки..
Преимущество:
- Легкий и быстрая скорость зарядки.
- Длительный цикл жизни (2000-5000 циклы)
- Высокая плотность энергии и плотность мощности: Плотность энергии литий-железо-фосфатных батарей может достигать 210 Втч/кг., а плотность энергии тройных литиевых батарей превысила 300 Втч/кг.
- Высокая эффективность преобразования энергии, вплоть до 80-90%
- Быстрое время отклика (субсекунда до секунды), нет эффекта памяти
- Скорость саморазряда относительно низкая.: полностью заряженный ион лития имеет скорость саморазряда около 3% после хранения при комнатной температуре в течение одного месяца, что намного ниже, чем 25-30% Ni Cd и 30-35% в МХ
- Не содержит вредных для организма человека элементов тяжелых металлов., зеленый и экологически чистый
Недостатки:
- Стоимость выше, чем у свинцово-кислотных аккумуляторов и других аккумуляторов.
- Вопросы безопасности (риск термического разгона)
- Плохая производительность при высоких температурах
- Сложность переработки высока., и процесс переработки сложен
- Резервы ограничены, а содержание литиевых ресурсов в земной коре составляет всего лишь 0.0065%. Нынешние литиевые ресурсы не могут поддержать энергичное развитие отрасли электрохимического хранения энергии в будущем..
Подходящие приложения:
- Электрические транспортные средства
- Хранение энергии (особенно жилое/коммерческое хранилище солнечной энергии)
- Сетевое хранилище энергии
③ Натрий-ионный аккумулятор
Как упоминалось ранее, хотя литиевые батареи в настоящее время являются основным продуктом на рынке, Ресурсные запасы лития на Земле ограничены.
С момента своего появления в 1991, литиевые батареи доминируют в области хранения энергии. Однако, спрос на этот минерал привел к дефициту поставок лития, а также связанное с этим повышение цен и задержки, которые стали заметными.
В последние годы, различные отрасли изучают альтернативное сырье для лития для производства систем хранения энергии.. Одним из наиболее доступных типов аккумуляторов является натрий-ионные аккумуляторы: относительное изобилие и низкая стоимость этого минерала делают его следующей революцией в области хранения возобновляемой энергии..
Натрий — это мягкий щелочной металл серебра, который очень распространен в природе.. Натрий-ионная батарея — это перезаряжаемая батарея, в которой используются ионы натрия. (Na+) для зарядки.
Принцип работы натрий-ионных аккумуляторов аналогичен принципу работы литий-ионных аккумуляторов., и их химические свойства оба щелочные. Это означает, что к этому типу батарей можно применить многие электрохимические реакции., или по крайней мере считается.
Над прошлым 20 годы, 53% патентных исследований в области натрий-ионных аккумуляторов проведено в Китае, за которым следует Япония (16%) и Соединенные Штаты (13%). В настоящее время важнейшую роль в этой технологии играет китайская компания CATL..
По данным Bloomberg New Energy Finance, к 2030, натрий-ионные батареи могут составлять 23% рынка фиксированных накопителей энергии, эквивалентно более чем 50 ГВтч рыночного дохода.
Преимущество:
- Высокая плотность энергии: Плотность энергии натриевых аккумуляторов может достигать 200 Втч/кг.
- Длительный срок службы, с жизненным циклом более тысячи раз
- Богатое сырье: Натриевые батареи для хранения энергии используют ионы натрия., какие элементы широко распространены на Земле.
- Бюджетный, потому что по сравнению с редкими металлами, такими как литий, материальные ресурсы натриевых аккумуляторов для хранения энергии более обильны и производительны, поэтому цена натрия относительно низкая, что способствует снижению общей стоимости аккумуляторов
- Ионы натрия не содержат тяжелых металлов, загрязняющих окружающую среду, и оказывают относительно небольшое воздействие на окружающую среду.
Недостатки:
- Больший объем аккумулятора: Из-за большего размера ионов натрия, для размещения большего количества ионов требуется большая площадь поверхности электрода, что приводит к увеличению объема натриевых аккумуляторных батарей с определенными требованиями к пространству..
- Стабильность средняя.: особенно в сложных средах, таких как высокая температура и высокое давление, ионы натрия склонны к нестабильным реакциям, которые могут вызвать проблемы с безопасностью, такие как возгорание и взрыв батареи., и для их решения необходимы дальнейшие исследования и разработки..
- Ограниченное коммерческое применение: Коммерческое применение натриевых аккумуляторных батарей относительно ограничено., в настоящее время в основном используется для крупномасштабных систем хранения энергии и особых потребностей в хранении энергии в определенных сценариях., такие как хранение солнечной и ветровой энергии.
④ Никель-водородная батарея
Преимущество:
- Плотность энергии веса составляет 65 Втч/кг., а объемная плотность энергии увеличилась на 200 Втч/л..
- Высокая плотность мощности, способен принимать большие токи во время зарядки и разрядки
- Хорошие характеристики низкотемпературного разряда
- Высокий цикл жизни
- Экологически чистый и экологически чистый
Недостатки:
- Нормальный диапазон рабочих температур -15-40 ℃, плохие характеристики при высоких температурах
- Высокая скорость саморазряда
- Низкое рабочее напряжение, Диапазон рабочего напряжения 1,0-1,4 В
- Никель-водородный аккумулятор цена дороже свинцово-кислотных аккумуляторов, но производительность хуже, чем у литий-ионных аккумуляторов
- Поэтому, как тип батареи для хранения энергии, это не рекомендуется.
⑤ Суперконденсаторы
Суперконденсаторы, также известные как суперконденсаторы или двухслойные конденсаторы, представляют собой систему хранения энергии, которая привлекла внимание профессионалов отрасли.. Хранение энергии посредством электростатических зарядов.
По сравнению с аккумуляторами, Суперконденсаторы имеют более высокую мощность и могут заряжаться и разряжаться за более короткое время.. По сравнению с аккумуляторами, их удельная энергия относительно невелика. Поэтому, наиболее эффективное использование суперконденсаторов — обеспечение очень кратковременного скачка напряжения для энергоснабжения.. С этой точки зрения, суперконденсаторы в настоящее время не подходят для массового хранения энергии..
Преимущество:
- Высокая плотность мощности
- Короткое время зарядки
Недостатки:
- Низкая плотность энергии, только 1-10 Втч/кг
- Срок службы батареи слишком мал
Вот таблица данных для суперконденсаторов и обычных аккумуляторных батарей для справки..
⑥ Топливный элемент
Существует несколько типов топливные элементы, и их уникальность заключается в различных возможностях потенциального применения., каждый тип работает немного по-разному. Если в качестве топлива используется водород, продукция - электричество, вода, и тепло, который можно использовать для выработки чистой и эффективной электроэнергии.
Принцип работы топливных элементов аналогичен принципу работы аккумуляторов., но они не истощают свою мощность и не требуют зарядки. Пока есть запас топлива., они будут генерировать электроэнергию и тепло.
Преимущество:
- Выше, чем энергия
- Высокая индивидуальная работоспособность
- Высокая плотность мощности
- Экологически чистый и экологически чистый
Недостатки:
- Система сложна, а техническая зрелость низкая.
- Высокие требования к диоксиду серы в воздухе
- Трудно определить качество или превосходство использования различных видов топлива в качестве аккумуляторов энергии., поскольку срок их службы варьируется
⑦ Проточная батарея
Проточные батареи Это относительно новая технология производства аккумуляторов, которая становится все более популярной в крупномасштабных приложениях для хранения энергии..
Это перезаряжаемая батарея, в которой электролит течет из одного или нескольких резервуаров для хранения через электрохимический элемент., хранение и высвобождение энергии посредством жидкого электролита, перекачиваемого аккумуляторной батареей.
В то же время, емкость накопителя можно увеличить за счет увеличения количества электролита, хранящегося в баке.
Разделение уровня энергии и уровня мощности является важной характеристикой производительности систем проточных батарей..
Основными типами являются:
Ванадиевая проточная батарея (ВРФБ)
Может быть полностью разряжен в течение длительного времени без ухудшения производительности..
Подходит для крупномасштабного хранения в электросети., но дорогой по цене.
Проточная цинк-бромидная батарея
Он имеет высокую энергетическую плотность и широкие перспективы с точки зрения стоимости и срока службы..
Однако, еще есть возможности для улучшения доступности материалов, технологии, и зрелость производства.
Преимущество:
- Безопасная и надежная работа (негорючий электролит)
- Возможность глубокого разряда
- Имеет высокую скорость заряда-разряда
- Срок службы литий-ионной батареи: цикл жизни до 30 годы
- Быстрое время отклика: Быстрое переключение между зарядкой и разрядкой., только 0.02 секунды;
Недостатки:
- Низкая плотность мощности
- Большая площадь (резервуар для хранения электролита)
- Более высокие требования к техническому обслуживанию
- Перекрестное загрязнение положительных и отрицательных электролитов.
- Некоторым требуются дорогие ионообменные мембраны.
- Оба решения имеют больший объем и меньшую удельную энергию.
- Низкая эффективность преобразования энергии (65-70%)
Подходящие приложения:
Долгосрочное крупномасштабное хранение энергии
Приложения, требующие длительного устойчивого низкого энергопотребления
⑧ Литий-серная батарея
Литий-серная батарея представляет собой перезаряжаемую батарею с литием в качестве анода и серой в качестве катода.. Он относится к литиевым батареям., но как ионы натрия, сера также богата запасами на Земле и имеет свои качественные характеристики..
Существует более полное и подробное введение в Литий-серная батарея против. Литий-ионный аккумулятор – Как выбрать в этой статье.
Преимущество:
- Высокая плотность энергии, теоретическая плотность энергии может достигать 2600 Втч/кг;
- Бюджетный
- Низкое энергопотребление
Недостатки：
- Твердые продукты реакции могут блокировать контакт электролита с воздухом., влияющие на процесс реакции
- Техническая сложность высокая., и реализация коммерциализации все еще находится в стадии исследования.
⑨ Литий-кобальт-оксидный аккумулятор(LCO, LiCoO2)
Литий-кобальт-оксидная батарея также является литиевой батареей. , в 6 Химические типы литий-ионных аккумуляторов, которые вы можете выбрать содержит подробную информацию о литий-кобальт-оксидной батарее (LCO, LiCoO2) было представлено в статье.
Преимущество:
- Высокая удельная энергия (плотность энергии)
- Подходит для небольших портативных электронных устройств.
Недостатки:
- Недолговечная литиевая батарея: обычно имеет срок службы 500-1000 циклы
- Цена на кобальт довольно дорогая и нерентабельная..
- Низкая термическая стабильность и потенциальная угроза безопасности.
- Ограничение удельной мощности: Более низкая удельная мощность ограничивает производительность литий-кобальт-оксидной батареи..
На основе текущих рыночных данных, LCO не является особенно популярным типом аккумуляторов..
Выбор его в качестве одного из рассматриваемых типов аккумуляторных батарей обусловлен такими исследованиями, как Лантаноидные контрактные здания улучшают высоковольтные батареи LiCoO2.
Лантанид элементы также очень редки в природе, но их вклад в долговечность батарей сложно игнорировать.
Химические реакции литий-полимерных аккумуляторов могут компенсировать нехватку литиевых элементов., а различные типы батарей, производимые в результате реакции различных элементов, также дают рынку больше выбора и жизнеспособности..
Помимо сосредоточения внимания на массовом рынке, внимание также следует уделить будущему развитию аккумуляторной промышленности.. Можно сказать, что литий-лантан-кобальт-оксидные батареи также являются типом батарей, на которые стоит обратить внимание..
Краткое содержание
Как можно видеть, оптимальный выбор аккумулятора для хранения энергии учитывает основные требования к использованию, такие как удельная мощность, плотность энергии, расходы, безопасность, и цикл жизни.
Литий-ионные аккумуляторы имеют хорошие характеристики, но имеют высокую стоимость., хотя свинцово-кислотные аккумуляторы имеют низкую стоимость, но их совокупная мощность не полностью удовлетворяет текущий спрос рынка хранения энергии..
Разработка натрий-ионных аккумуляторов и лантаноидных литий-полимерных аккумуляторов LCO также перспективна в будущем..
GycxSolar предлагает популярные на рынке продукты, такие как свинцово-кислотные батареи и литиевые батареи.. Добро пожаловать, не стесняйтесь спрашивать.
