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Comparación de baterías en el sistema de almacenamiento de energía
El almacenamiento de energía tipo batería es almacenamiento de energía química. Se puede dividir en batería ácida de plomo, batería de litio, batería de hidrógeno de níquel, batería de flujo de líquido (batería de vanadio), batería de azufre de sodio, batería de carbono de plomo, etc. Según el tipo de batería seleccionada.

1. Batería ácida de plomo
Las baterías de ácido de plomo incluyen coloides y líquidos (la llamada batería de ácido de plomo ordinario). Estos dos tipos de baterías se utilizan de acuerdo con diferentes regiones. La batería coloide tiene una fuerte resistencia al frío, y su eficiencia energética de trabajo es mucho mejor que la de la batería líquida cuando la temperatura es inferior a 15 ° C, y su rendimiento de aislamiento térmico es excelente.

La batería coloide-ACID es una mejora en la batería de ácido de plomo común con electrolito líquido. El electrolito coloide se usa para reemplazar el electrolito de ácido sulfúrico, que es mejor que la batería común en términos de seguridad, capacidad de almacenamiento, rendimiento de descarga y vida útil. La batería coloidal de plomo-ácido adopta el electrolito de gel, y no hay líquido libre en el interior. Bajo el mismo volumen, el electrolito tiene una gran capacidad, una gran capacidad de calor y una fuerte capacidad de disipación de calor, que puede evitar el fenómeno fugitivo térmico de las baterías generales; La corrosión de la placa de electrodo es débil debido a la baja concentración de electrolitos; La concentración es uniforme y no hay estratificación de electrolitos.

La batería ordinaria-ácida es un tipo de batería cuyo electrodo está hecho principalmente de plomo y su óxido, y el electrolito es una solución de ácido sulfúrico. En el estado de descarga de la batería de plomo-ácido, el componente principal del electrodo positivo es el dióxido de plomo, y el componente principal del electrodo negativo es el plomo; En estado de carga, los componentes principales de los electrodos positivos y negativos son el sulfato de plomo. El voltaje nominal de una batería de plomo-ácido de una sola celda es de 2.0V, que se puede descargar a 1,5 V y cargarse a 2.4V; En la aplicación, seis baterías de plomo-ácido de una sola celda a menudo se usan en serie para formar una batería nominal de plomo-ácido de 12V, así como 24V, 36V, 48V, etc.

Sus ventajas incluyen principalmente: sellado seguro, sistema de liberación de aire, mantenimiento simple, larga vida útil, calidad estable, alta confiabilidad y mantenimiento gratuito; La desventaja es que la contaminación del plomo es grande y la densidad de energía es baja (es decir, demasiado pesada).

2. Batería de litio
La "batería de litio" es una especie de batería con metal de litio o aleación de litio como material de cátodo y solución de electrolitos no acuosos. Se divide en dos categorías: batería de metal de litio y batería de iones de litio.

La batería de metal de litio generalmente utiliza dióxido de manganeso como material de cátodo, litio metálico o su metal de aleación como material de cátodo, y utiliza solución de electrolitos no acuosos. Las baterías de iones de litio generalmente usan óxidos de metal de aleación de litio como materiales de cátodo, grafito como materiales de cátodo y electrolitos no acuosos. Las baterías de iones de litio no contienen litio metálico y se pueden recargar. La batería de litio que utilizamos en el almacenamiento de energía es una batería de iones de litio, denominada "batería de litio".

Las baterías de litio utilizadas en el sistema de almacenamiento de energía incluyen principalmente: batería de fosfato de hierro de litio, batería de litio ternario y batería de manganato de litio. La batería individual tiene un alto voltaje, un amplio rango de temperatura de trabajo, una alta energía y eficiencia específicas y baja tasa de autoltura. La seguridad y la vida se pueden mejorar utilizando circuitos de protección e igualación. Por lo tanto, teniendo en cuenta las ventajas y desventajas de varias baterías, las baterías de litio se han convertido en la primera opción para las centrales eléctricas de almacenamiento de energía debido a su cadena industrial relativamente madura, seguridad, confiabilidad y amistad ambiental.

Sus principales ventajas son: larga vida útil, alta densidad de energía de almacenamiento, peso ligero y fuerte adaptabilidad; Las desventajas son la mala seguridad, la explosión fácil, las condiciones de alto costo y de uso limitado.

Fosfato de hierro de litio
La batería de fosfato de hierro de litio se refiere a la batería de iones de litio usando fosfato de hierro de litio como material del cátodo. Los materiales de cátodo de las baterías de iones de litio incluyen principalmente cobalato de litio, manganato de litio, óxido de níquel de litio, materiales ternarios, fosfato de hierro de litio, etc. El cobalato de litio es el material cátodo utilizado por la mayoría de las baterías de iones de litio.

El fosfato de hierro de litio como material de batería de potencia de litio solo apareció en los últimos años. Fue en 2005 que se desarrolló una batería de fosfato de hierro de litio de gran capacidad en China. Su rendimiento de seguridad y su vida útil son incomparables con otros materiales. La vida ciclista de la carga y descarga de 1C alcanza 2000 veces. El voltaje de sobrecarga de una sola batería es de 30 V, lo que no se quemará y la punción no explotará. Las baterías de iones de litio con gran capacidad hechas de materiales de cátodo de fosfato de hierro de litio son más fáciles de usar en serie para satisfacer las necesidades de carga y descarga frecuentes de vehículos eléctricos.

El fosfato de hierro de litio no es tóxico, libre de contaminación, seguras y de origen amplio, barato, larga vida y otras ventajas. Es un material de cátodo ideal para baterías de iones de litio de nueva generación. La batería de fosfato de hierro de litio también tiene sus desventajas. Por ejemplo, la densidad de tampos del material del cátodo de fosfato de hierro de litio es pequeño, y el volumen de batería de fosfato de hierro de litio con igual capacidad es mayor que las baterías de iones de litio como el cobalato de litio, por lo que no tiene ventajas en las micro baterías.

Debido a las características inherentes del fosfato de hierro de litio, su rendimiento a baja temperatura es inferior a otros materiales de cátodo como el manganato de litio. En general, para una sola celda (tenga en cuenta que es una sola celda en lugar de una batería), el rendimiento medido de baja temperatura del paquete de baterías puede ser ligeramente mayor,

Esto está relacionado con las condiciones de disipación de calor), su tasa de retención de capacidad es de aproximadamente 60 ~ 70% a 0 ℃, 40 ~ 55% a - 10 ℃ y 20 ~ 40% a - 20 ℃. Tal rendimiento de baja temperatura obviamente no puede cumplir con los requisitos de uso de la fuente de alimentación. En la actualidad, algunos fabricantes han mejorado el rendimiento de baja temperatura del fosfato de hierro de litio al mejorar el sistema de electrolitos, mejorar la fórmula de electrodo positivo, mejorar el rendimiento del material y mejorar el diseño de la estructura celular.

Batería de litio ternario
La batería de litio de polímero ternario se refiere a la batería de litio cuyo material del cátodo es el material del níquel de litio Cobalt (Li (Nicomn) O2) Material del cátodo ternario. El material de cátodo compuesto ternario está hecho de sal de níquel, sal de cobalto y sal de manganeso como materias primas. La proporción de níquel, cobalto y manganeso en la batería de litio de polímero ternario se puede ajustar de acuerdo con las necesidades reales. La batería con material ternario como cátodo tiene alta seguridad en comparación con la batería de cobalto de litio, pero su voltaje es demasiado bajo.

Sus principales ventajas son: buen rendimiento del ciclo; La desventaja es que el uso es limitado. Sin embargo, debido al endurecimiento de las políticas nacionales en las baterías de litio ternario, el desarrollo de baterías de litio ternario tiende a disminuir.

Batería de manganato de litio
La batería de manganato de litio es uno de los materiales de cátodo de iones de litio más prometedores. En comparación con los materiales de cátodo tradicionales como el cobalato de litio, el manganato de litio tiene las ventajas de los recursos ricos, el bajo costo, sin contaminación, buena seguridad, buen rendimiento multiplicador, etc. Es un material de cátodo ideal para las baterías eléctricas. Sin embargo, su bajo rendimiento del ciclo y su estabilidad electroquímica limitan en gran medida su industrialización. El manganato de litio incluye principalmente manganato de litio de espinela y manganato de litio en capas. El manganato de litio de espinela tiene una estructura estable y es fácil de realizar de la producción industrial. Los productos del mercado actual son toda esta estructura. El manganato de litio de espinela pertenece al sistema de cristal cúbico, el grupo espacial FD3M, y la capacidad teórica específica es de 148 mAh/g. Debido a la estructura del túnel tridimensional, los iones de litio se pueden incrustar de manera reversible de la red de espinela sin causar el colapso de la estructura, por lo que tiene un excelente rendimiento de aumento y estabilidad.

3. Batería NIMH
La batería NIMH es un tipo de batería con buen rendimiento. La sustancia activa positiva de la batería de hidrógeno de níquel es Ni (OH) 2 (llamado electrodo NIO), la sustancia activa negativa es el hidruro de metal, también llamado aleación de almacenamiento de hidrógeno (llamado electrodo de almacenamiento de hidrógeno), y el electrolito es 6mol/L de solución de hidróxido de potasio .

La batería de hidruro metálico de níquel se divide en batería de hidruro metálico de níquel de alto voltaje y batería de hidruro de níquel de bajo voltaje.

La batería de hidruro metálico de níquel bajo voltaje tiene las siguientes características: (1) el voltaje de la batería es 1.2 ~ 1.3 V, que es equivalente a la batería de cadmio de níquel; (2) alta densidad de energía, más de 1.5 veces la de la batería de cadmio de níquel; (3) carga y descarga rápida, buen rendimiento de baja temperatura; (4) resistencia sellable, fuerte sobrecarga y descarga; (5) no hay generación de cristal dendrítico, que puede evitar cortocircuito en la batería; (6) seguro y confiable, sin contaminación para el medio ambiente, sin efecto de memoria, etc.

La batería de hidrógeno de níquel de alto voltaje tiene las siguientes características: (1) Fuerte confiabilidad. Tiene una buena protección de descarga y sobre carga, puede soportar una alta tasa de descarga de carga y no tiene formación de dendrita. Tiene una buena propiedad específica. Su capacidad de masa específica es de 60a · h/kg, que es 5 veces la de la batería de cadmio de níquel. (2) Larga vida útil del ciclo, hasta miles de veces. (3) Totalmente sellado, menos mantenimiento. (4) El rendimiento de bajo temperatura es excelente, y la capacidad no cambia significativamente a - 10 ℃.

Las principales ventajas de la batería NIMH son: alta densidad de energía, velocidad de carga rápida y descarga, peso ligero, larga vida útil, sin contaminación ambiental; Las desventajas son un ligero efecto de memoria, más problemas de administración y fusión de separador de batería fácil de formar.

4. Celular de flujo
La batería de flujo de líquido es un nuevo tipo de batería. La batería de flujo de líquido es una batería de alto rendimiento que utiliza electrolitos positivo y negativo para separarse y circular por separado. Tiene las características del campo de aplicación de alta capacidad (entorno) y la vida útil de ciclo de larga. Es un nuevo producto de energía en la actualidad.

La batería de flujo de líquido generalmente se usa en la estación de alimentación del sistema de almacenamiento de energía, que consiste en la unidad de pila, la solución de electrolitos y la unidad de almacenamiento y suministro de soluciones de electrolitos, la unidad de control y gestión, etc. El núcleo está compuesto de una pila y (la pila IS es Compuesto por docenas de células para la reacción de reducción de oxidación) y una sola célula para cargar y descargar de acuerdo con requisitos específicos en serie, y su estructura es similar a la de una pila de celdas de combustible.

La batería de flujo de vanadio es un nuevo tipo de equipo de almacenamiento de energía y almacenamiento de energía. No solo se puede utilizar como un dispositivo de almacenamiento de energía de soporte para los procesos de generación de energía solar y eólica, sino que también puede usarse para el afeitado máximo de la red eléctrica para mejorar la estabilidad de la red eléctrica y garantizar la seguridad de la red eléctrica. Sus principales ventajas son: diseño flexible, larga vida útil, tiempos de respuesta rápidos y sin emisión dañina; La desventaja es que la densidad de energía varía mucho.

5. Batería de azufre de sodio
La batería de azufre de sodio está compuesta de polo positivo, polo negativo, electrolito, diafragma y carcasa. A diferencia de las baterías secundarias ordinarias (baterías de plomo-ácido, baterías de cadmio de níquel, etc.), la batería de azufre de sodio está compuesta de electrodo fundido y electrolito sólido. La sustancia activa del polo negativo es el sodio de metal fundido, y la sustancia activa del polo positivo es el azufre líquido y el polisulfuro de sodio fundido. Batería secundaria con sodio metálico como electrodo negativo, azufre como electrodo positivo y tubo de cerámica como separador de electrolitos. Bajo un cierto grado de trabajo, los iones de sodio pueden reaccionar reversiblemente con azufre a través de la membrana electrolítica para formar liberación de energía y almacenamiento.

Como nuevo tipo de fuente de energía química, este tipo de batería se ha desarrollado enormemente desde que surgió. La batería de azufre de sodio es de tamaño pequeño, de gran capacidad, larga en vida y alta en eficiencia. Se usa ampliamente en el almacenamiento de energía eléctrica, como el afeitado máximo y el llenado de valles, la fuente de alimentación de emergencia y la generación de energía eólica.

Sus principales ventajas son las siguientes: 1) Tiene una energía específica más alta (es decir, la energía eléctrica efectiva por unidad de masa o volumen de la unidad de la batería). Su energía específica teórica es de 760wh/kg, que en realidad ha excedido las 150 °/kg, 3-4 veces que la de la batería de plomo-ácido. 2) Al mismo tiempo, puede descargar con gran corriente y alta potencia. Su densidad de corriente de descarga generalmente puede alcanzar 200-300 mA/cm2, y puede liberarse 3 veces de su energía inherente en un instante; 3) alta eficiencia de carga y descarga.

La batería de azufre de sodio también tiene deficiencias. Su temperatura de trabajo es de 300-350 ℃, por lo que la batería debe calentarse y mantenerse caliente durante el funcionamiento. Sin embargo, este problema puede resolverse efectivamente mediante el uso de la tecnología de aislamiento térmico de vacío de alto rendimiento.

6. Batería de carbono de plomo
La batería de carbono de plomo es un tipo de batería de ácido de plomo capacitiva, que es una tecnología evolucionada por la batería de ácido de plomo tradicional. Puede mejorar significativamente la vida útil de la batería de ácido de plomo al agregar carbono activo al polo negativo de la batería.

La batería de carbono de plomo es un nuevo tipo de súper batería, que combina la batería de ácido de plomo y el súper condensador: no solo da juego a las ventajas de la carga instantánea de gran capacidad del super condensador, sino que también da juego a la energía específica Ventaja de la batería de ácido de plomo y tiene un rendimiento de carga y descarga muy bueno: se puede cargar completamente en 90 minutos (si la batería de ácido de plomo se carga y descarga de esta manera, su vida es menos de 30 veces). Además, debido a la adición de carbono (grafeno), se evita el fenómeno de la sulfación del electrodo negativo, lo que mejora un factor de falla de la batería en el pasado y extiende la vida útil de la batería.

La batería de carbono de plomo es una mezcla de supercondensador asimétrico y batería de ácido de plomo en forma de conexión paralela interna. Como un nuevo tipo de súper batería, la batería de carbono de plomo es una combinación de las tecnologías de la batería de ácido de plomo y el supercondensador. Es una batería de almacenamiento de energía de doble función con características capacitivas y características de la batería. Por lo tanto, no solo da un juego completo a las ventajas de la carga de potencia instantánea del super capacitor con gran capacidad, sino que también da un juego completo a las ventajas energéticas de las baterías de plomo-ácido, que se pueden cargar completamente en una hora. Tiene un buen rendimiento de carga y descarga. Debido al uso de la tecnología de carbono de plomo, el rendimiento de la batería de carbono de plomo es muy superior al de la batería de ácido de plomo tradicional, que puede usarse en nuevos vehículos de energía, como vehículos eléctricos híbridos, bicicletas eléctricas y otros campos; También se puede usar en el campo del nuevo almacenamiento de energía, como la generación de energía eólica y el almacenamiento de energía.