DKSESS 100KW OFF GRID/HYBRID הכל במערכת כוח סולארית אחת

השוואה של סוללות במערכת אחסון אנרגיה
אחסון אנרגיה מסוג סוללה הוא אחסון אנרגיה כימית.ניתן לחלק אותו לסוללת חומצת עופרת, סוללת ליתיום, סוללת מימן ניקל, סוללת זרימת נוזלים (סוללת ונדיום), סוללת נתרן גופרית, סוללת פחמן עופרת וכו' לפי סוג הסוללה שנבחרה.

1. סוללת חומצת עופרת
סוללות חומצת עופרת כוללות קולואיד ונוזל (מה שנקרא סוללת חומצת עופרת רגילה).שני סוגי הסוללות הללו משמשים לפי אזורים שונים.לסוללה הקולואידית יש עמידות חזקה לקור, ויעילות האנרגיה שלה טובה בהרבה מזו של הסוללה הנוזלית כאשר הטמפרטורה נמוכה מ-15 מעלות צלזיוס, וביצועי הבידוד התרמי שלה מצוינים.

סוללת עופרת-חומצה קולואידית היא שיפור בסוללת עופרת-חומצה נפוצה עם אלקטרוליט נוזלי.האלקטרוליט הקולואידי משמש להחלפת אלקטרוליט חומצה גופרתית, שהוא טוב יותר מהסוללה הנפוצה מבחינת בטיחות, קיבולת אחסון, ביצועי פריקה וחיי שירות.סוללת עופרת-חומצה קולואידית מאמצת אלקטרוליט ג'ל, ואין נוזל פנוי בפנים.תחת אותו נפח, לאלקטרוליט קיבולת גדולה, קיבולת חום גדולה ויכולת פיזור חום חזקה, מה שיכול למנוע את תופעת הבריחה התרמית של סוללות כלליות;הקורוזיה של צלחת האלקטרודה חלשה עקב ריכוז אלקטרוליטים נמוך;הריכוז אחיד ואין ריבוד אלקטרוליט.

סוללת עופרת-חומצה רגילה היא מעין סוללה שהאלקטרודה שלה עשויה בעיקר מעופרת ותחמוצתה, והאלקטרוליט הוא תמיסת חומצה גופרתית.במצב הפריקה של סוללת עופרת-חומצה, המרכיב העיקרי של האלקטרודה החיובית הוא דו-תחמוצת עופרת, והמרכיב העיקרי של האלקטרודה השלילית הוא עופרת;במצב טעינה, המרכיבים העיקריים של אלקטרודות חיוביות ושליליות הם עופרת גופרתית.המתח הנומינלי של סוללת עופרת-חומצה תא בודד הוא 2.0V, שניתן לפרוק ל-1.5V ולטעון ל-2.4V;ביישום, שש סוללות עופרת חומצה בודדות משמשות לעתים קרובות בסדרה ליצירת סוללת עופרת נומינלית של 12V, כמו גם 24V, 36V, 48V וכו'.

יתרונותיו כוללים בעיקר: איטום בטוח, מערכת שחרור אוויר, תחזוקה פשוטה, חיי שירות ארוכים, איכות יציבה, אמינות גבוהה וללא תחזוקה;החיסרון הוא שזיהום העופרת גדול וצפיפות האנרגיה נמוכה (כלומר כבדה מדי).

2. סוללת ליתיום
"סוללת ליתיום" היא סוג של סוללה עם מתכת ליתיום או סגסוגת ליתיום כחומר קתודה ותמיסת אלקטרוליט לא מימית.הוא מחולק לשתי קטגוריות: סוללת מתכת ליתיום וסוללת ליתיום יון.

סוללת מתכת ליתיום משתמשת בדרך כלל במנגן דו חמצני כחומר קתודה, ליתיום מתכת או מתכת סגסוגת שלה כחומר קתודה, ומשתמשת בתמיסת אלקטרוליטים לא מימית.סוללות ליתיום יון משתמשות בדרך כלל בתחמוצות מתכת מסגסוגת ליתיום כחומרי קתודה, בגרפיט כחומרי קתודה ובאלקטרוליטים לא מימיים.סוללות ליתיום יון אינן מכילות ליתיום מתכתי וניתנות לטעינה מחדש.סוללת הליתיום בה אנו משתמשים באחסון אנרגיה היא סוללת ליתיום יון, המכונה "סוללת ליתיום".

סוללות הליתיום המשמשות במערכת אגירת האנרגיה כוללות בעיקר: סוללת ליתיום ברזל פוספט, סוללת ליתיום משולשת וסוללת ליתיום מנגנט.לסוללה הבודדת מתח גבוה, טווח טמפרטורות עבודה רחב, אנרגיה ויעילות ספציפית גבוהה וקצב פריקה עצמית נמוך.ניתן לשפר את הבטיחות והחיים על ידי שימוש במעגלי הגנה והשוואה.לכן, בהתחשב ביתרונות ובחסרונות של סוללות שונות, סוללות ליתיום הפכו לבחירה הראשונה עבור תחנות כוח לאגירת אנרגיה בשל השרשרת התעשייתית הבוגרת יחסית שלהן, הבטיחות, האמינות והידידותיות לסביבה.

היתרונות העיקריים שלו הם: חיי שירות ארוכים, צפיפות אנרגית אחסון גבוהה, משקל קל וכושר הסתגלות חזק;החסרונות הם בטיחות לקויה, פיצוץ קל, עלות גבוהה ותנאי שימוש מוגבלים.

ליתיום ברזל פוספט
סוללת ליתיום ברזל פוספט מתייחסת לסוללת ליתיום יון המשתמשת בפוספט ליתיום ברזל כחומר הקתודה.חומרי הקתודה של סוללות ליתיום יון כוללים בעיקר ליתיום קובלט, ליתיום מנגנט, תחמוצת ליתיום ניקל, חומרים טרינריים, ליתיום פוספט ברזל וכו'. ליתיום קובלט הוא חומר הקתודה המשמש את רוב סוללות הליתיום יון.

ליתיום ברזל פוספט כחומר סוללת ליתיום הופיע רק בשנים האחרונות.בשנת 2005 פותחה בסין סוללת ליתיום ברזל פוספט בקיבולת גדולה.ביצועי הבטיחות וחיי המחזור שלו אינם ניתנים להשוואה לחומרים אחרים.חיי המחזור של טעינה ופריקה של 1C מגיעים ל-2000 פעמים.מתח טעינת היתר של סוללה בודדת הוא 30V, אשר לא יישרף ופנצ'ר לא יתפוצץ.סוללות ליתיום יון בעלות קיבולת גדולה העשויות מחומרי קתודית ליתיום ברזל פוספט קלות יותר לשימוש בסדרות כדי לענות על הצרכים של טעינה ופריקה תכופה של כלי רכב חשמליים.

פוספט ליתיום ברזל אינו רעיל, נטול זיהום, בטוח, חומרי גלם במקור נרחב, זול, חיים ארוכים ויתרונות נוספים.זהו חומר קתודה אידיאלי עבור סוללות ליתיום יון מהדור החדש.לסוללת ליתיום ברזל פוספט יש גם חסרונות.לדוגמה, צפיפות ההידוק של חומר קתודית ליתיום ברזל פוספט קטנה, והנפח של סוללת ליתיום ברזל פוספט בעלת קיבולת שווה גדול יותר מסוללות ליתיום יון כגון ליתיום קובלט, כך שאין לה יתרונות בסוללות מיקרו.

בשל המאפיינים הטבועים של פוספט ליתיום ברזל, הביצועים שלו בטמפרטורה נמוכה נחותים מחומרי קתודה אחרים כגון ליתיום מנגנט.באופן כללי, עבור תא בודד (שים לב שמדובר בתא בודד ולא בחבילת סוללות), הביצועים הנמדדים בטמפרטורה נמוכה של ערכת הסוללות עשויים להיות מעט גבוהים יותר,

זה קשור לתנאי פיזור החום), שיעור שימור הקיבולת שלו הוא כ-60~70% ב-0 ℃, 40~55% ב-10 ℃ ו-20~40% ב-20 ℃.ביצועי טמפרטורות נמוכות כאלה, כמובן, אינם יכולים לעמוד בדרישות השימוש של אספקת החשמל.נכון לעכשיו, חלק מהיצרנים שיפרו את הביצועים בטמפרטורה נמוכה של פוספט ליתיום ברזל על ידי שיפור מערכת האלקטרוליטים, שיפור נוסחת האלקטרודה החיובית, שיפור ביצועי החומר ושיפור העיצוב של מבנה התא.

סוללת ליתיום טרנרית
סוללת ליתיום פולימר טרנרי מתייחסת לסוללת הליתיום שחומר הקתודה שלה הוא חומר קתודה טרינרי של ליתיום ניקל קובלט מנגנט (Li (NiCoMn) O2).חומר הקתודה הטרינרי עשוי ממלח ניקל, מלח קובלט ומלח מנגן כחומרי גלם.ניתן להתאים את הפרופורציה של ניקל, קובלט ומנגן בסוללת ליתיום פולימר טרינרי בהתאם לצרכים בפועל.לסוללה עם חומר טרינרי כקתודה יש ​​בטיחות גבוהה בהשוואה לסוללת ליתיום קובלט, אך המתח שלה נמוך מדי.

היתרונות העיקריים שלו הם: ביצועי מחזור טובים;החיסרון הוא שהשימוש מוגבל.עם זאת, עקב הידוק המדיניות המקומית בנושא סוללות ליתיום משולשות, הפיתוח של סוללות ליתיום משולשות נוטה להאט.

סוללת ליתיום מנגנט
סוללת ליתיום מנגנט היא אחד החומרים המבטיחים יותר של קתודית ליתיום יון.בהשוואה לחומרי קתודה מסורתיים כגון ליתיום קובלט, לליתיום מנגנט יש את היתרונות של משאבים עשירים, עלות נמוכה, ללא זיהום, בטיחות טובה, ביצועי כפל טובים וכו'. זהו חומר קתודה אידיאלי עבור סוללות חשמל.עם זאת, ביצועי המחזור הירודים והיציבות האלקטרוכימית שלו מגבילים מאוד את התיעוש שלו.ליתיום מנגנט כולל בעיקר ספינל ליתיום מנגנט ומנגנט ליתיום שכבות.לספינל ליתיום מנגנט יש מבנה יציב וקל למימוש ייצור תעשייתי.מוצרי השוק של היום הם כל המבנה הזה.ספינל ליתיום מנגנט שייך למערכת הגבישים הקובית, קבוצת החלל Fd3m, והקיבולת הספציפית התיאורטית היא 148mAh/g.בגלל מבנה המנהרה התלת מימדי, ניתן להטמיע יוני ליתיום באופן הפיך מסורג השדרה מבלי לגרום לקריסה של המבנה, כך שיש לו ביצועי הגדלה ויציבות מצוינים.

3. סוללת NiMH
סוללת NiMH היא סוג של סוללה עם ביצועים טובים.החומר הפעיל החיובי של סוללת מימן ניקל הוא Ni (OH) 2 (המכונה אלקטרודת NiO), החומר הפעיל השלילי הוא מתכת הידריד, הנקראת גם סגסוגת אגירת מימן (נקראת אלקטרודת אגירת מימן), והאלקטרוליט הוא תמיסת אשלגן הידרוקסיד של 6מול/ליטר .

סוללת ניקל מתכת הידריד מחולקת לסוללת ניקל מתכת הידריד במתח גבוה וסוללת ניקל מתכת הידריד במתח נמוך.

לסוללת ניקל מתכת הידריד במתח נמוך יש את המאפיינים הבאים: (1) מתח הסוללה הוא 1.2~1.3 וולט, שהוא שווה ערך לסוללת ניקל קדמיום;(2) צפיפות אנרגיה גבוהה, יותר מפי 1.5 מזו של סוללת ניקל קדמיום;(3) טעינה ופריקה מהירה, ביצועים טובים בטמפרטורה נמוכה;(4) עמידות בפני טעינת יתר ופריקה ניתנת לאטימה;(5) אין יצירת גבישים דנדריטים, שיכול למנוע קצר חשמלי בסוללה;(6) בטוח ואמין, ללא זיהום לסביבה, ללא אפקט זיכרון וכו'.

לסוללת מימן ניקל במתח גבוה יש את המאפיינים הבאים: (1) אמינות חזקה.יש לו הגנה טובה על פריקת יתר ועל טעינת יתר, יכול לעמוד בקצב פריקת מטען גבוה ואין לו היווצרות דנדריטים.יש לו נכס ספציפי טוב.קיבולת המסה הספציפית שלו היא 60A · h/kg, שהם פי 5 מזו של סוללת ניקל קדמיום.(2) חיי מחזור ארוכים, עד אלפי פעמים.(3) אטום לחלוטין, פחות תחזוקה.(4) ביצועי הטמפרטורות הנמוכות מצוינות, והקיבולת אינה משתנה באופן משמעותי ב-10 ℃.

היתרונות העיקריים של סוללת NiMH הם: צפיפות אנרגיה גבוהה, מהירות טעינה ופריקה מהירה, משקל קל, חיי שירות ארוכים, ללא זיהום סביבתי;החסרונות הם אפקט זיכרון קל, בעיות ניהול נוספות והמסת מפריד סוללה בודדת שקל ליצור.

4. תא זרימה
סוללת זרימת נוזלים היא סוג חדש של סוללה.סוללת זרימת נוזלים היא סוללה בעלת ביצועים גבוהים המשתמשת באלקטרוליט חיובי ושלילי להפרדה ולמחזור בנפרד.יש לו את המאפיינים של קיבולת גבוהה, שדה יישום רחב (סביבה) וחיי מחזור ארוכים.זהו מוצר אנרגיה חדש כיום.

סוללת זרימת נוזלים משמשת בדרך כלל במערכת של תחנת כוח לאגירת אנרגיה, המורכבת מיחידת מחסנית, תמיסת אלקטרוליט ויחידת אחסון ואספקת תמיסת אלקטרוליט, יחידת בקרה וניהול וכו'. הליבה מורכבת מחסנית ו(המחסנית היא מורכב מעשרות תאים לתגובת הפחתת חמצון) ותא בודד לטעינה ופריקה לפי דרישות ספציפיות בסדרה, והמבנה שלו דומה לזה של ערימת תאי דלק.

סוללת זרימת ונדיום היא סוג חדש של ציוד אחסון ואחסון אנרגיה.זה לא יכול לשמש רק כמכשיר אחסון אנרגיה תומך לתהליכי ייצור אנרגיה סולארית ורוח, אלא גם יכול לשמש לגילוח שיא של רשת החשמל כדי לשפר את היציבות של רשת החשמל ולהבטיח את אבטחת רשת החשמל.היתרונות העיקריים שלו הם: פריסה גמישה, חיי מחזור ארוכים, זמני תגובה מהירים וללא פליטה מזיקה;החיסרון הוא שצפיפות האנרגיה משתנה מאוד.

5. סוללת סודיום גופרית
סוללת הנתרן גופרית מורכבת מקוטב חיובי, קוטב שלילי, אלקטרוליט, דיאפרגמה וקונכייה.בניגוד לסוללות משניות רגילות (סוללות עופרת, סוללות ניקל קדמיום וכו'), סוללת הנתרן גופרית מורכבת מאלקטרודה מותכת ואלקטרוליט מוצק.החומר הפעיל של הקוטב השלילי הוא נתרן מתכת מותכת, והחומר הפעיל של הקוטב החיובי הוא גופרית נוזלית ופוליסולפיד נתרן מותך.סוללה משנית עם נתרן מתכת כאלקטרודה שלילית, גופרית כאלקטרודה חיובית וצינור קרמי כמפריד אלקטרוליטים.תחת דרגת עבודה מסוימת, יוני נתרן יכולים להגיב בצורה הפיכה עם גופרית דרך קרום האלקטרוליט כדי ליצור שחרור ואחסון אנרגיה.

כסוג חדש של מקור כוח כימי, סוללה מסוג זה פותחה מאוד מאז הקמתה.סוללת סודיום גופרית קטנה בגודלה, גדולה בקיבולת, ארוכה באורך חיים ויעילות גבוהה.הוא נמצא בשימוש נרחב באחסון אנרגיה חשמלית כגון גילוח שיא ומילוי עמק, אספקת חשמל חירום וייצור כוח רוח.

היתרונות העיקריים שלו הם כדלקמן: 1) יש לו אנרגיה ספציפית גבוהה יותר (כלומר, האנרגיה החשמלית האפקטיבית ליחידת מסה או יחידת נפח של הסוללה).האנרגיה הספציפית התיאורטית שלו היא 760Wh/Kg, אשר למעשה עלתה על 150Wh/Kg, פי 3-4 מזו של סוללת עופרת-חומצה.2) באותו זמן, זה יכול לפרוק עם זרם גדול והספק גבוה.צפיפות זרם הפריקה שלו יכולה להגיע בדרך כלל ל-200-300mA/cm2, והוא יכול לשחרר פי 3 מהאנרגיה הטבועה בו ברגע;3) יעילות טעינה ופריקה גבוהה.

גם לסוללת הנתרן גופרית יש חסרונות.טמפרטורת העבודה שלו היא 300-350 ℃, ולכן יש לחמם את הסוללה ולחמם במהלך הפעולה.עם זאת, ניתן לפתור בעיה זו ביעילות על ידי שימוש בטכנולוגיית בידוד תרמי ואקום בעלת ביצועים גבוהים.

6. סוללת פחמן עופרת
סוללת פחמן עופרת היא סוג של סוללת חומצת עופרת קיבולית, שהיא טכנולוגיה שהתפתחה מסוללת חומצת עופרת מסורתית.זה יכול לשפר משמעותית את החיים של סוללת חומצת עופרת על ידי הוספת פחמן פעיל לקוטב השלילי של הסוללה.

סוללת פחמן עופרת היא סוג חדש של סוללת סופר, המשלבת בין סוללת חומצת עופרת לבין קבל העל: היא לא רק נותנת משחק ליתרונות של טעינת הקיבולת הגדולה המיידית של קבל העל, אלא גם נותנת משחק לאנרגיה הספציפית היתרון של סוללת העופרת, ובעלת ביצועי טעינה ופריקה טובים מאוד - ניתן להטעין אותה במלואה תוך 90 דקות (אם סוללת חומצת העופרת נטענת ונפרקת בצורה זו, אורך החיים שלה הוא פחות מפי 30).יתרה מכך, עקב הוספת פחמן (גרפן), נמנעת תופעת הסולפטציה של האלקטרודה השלילית, מה שמשפר גורם של כשל בסוללה בעבר ומאריך את חיי הסוללה.

סוללת פחמן עופרת היא תערובת של קבל-על א-סימטרי וסוללת חומצת עופרת בצורה של חיבור מקביל פנימי.כסוג חדש של סוללת סופר, סוללת הפחמן העופרת היא שילוב של הטכנולוגיות של סוללת עופרת וקבל-על.זוהי סוללת אחסון אנרגיה כפולה עם מאפיינים קיבוליים ומאפייני סוללה.לכן, הוא לא רק נותן משחק מלא ליתרונות של טעינת הספק מיידית של קבלי על בקיבולת גדולה, אלא גם נותן משחק מלא ליתרונות האנרגיה של סוללות עופרת-חומצה, הניתנות לטעינה מלאה תוך שעה.יש לו ביצועי טעינה ופריקה טובים.בשל השימוש בטכנולוגיית פחמן עופרת, הביצועים של סוללת פחמן עופרת עדיפים בהרבה מאלו של סוללת עופרת חומצת עופרת מסורתית, שניתן להשתמש בה בכלי רכב אנרגיה חדשים, כגון רכבים חשמליים היברידיים, אופניים חשמליים ותחומים אחרים;זה יכול לשמש גם בתחום של אגירת אנרגיה חדשה, כגון ייצור כוח רוח ואגירת אנרגיה.