锰酸锂电池是较有前景的锂离子正极材料,相比钴酸锂等传统正极材料,锰酸锂具有资源丰富、成本低、***、安全性好、倍率性能好等优点,是理想的动力电池正极材料,但其较差的循环性能及电化学稳定性却大大限制了其产业化。锰酸锂主要包括尖晶石型锰酸锂和层状结构锰酸锂,其中尖晶石型锰酸锂结构稳定,易于实现工业化生产,如今市场产品均为此种结构。尖晶石型锰酸锂属于立方晶系,Fd3m空间群,理论比容量为148mAh/g,由于具有三维隧道结构,锂离子可以可逆地从尖晶石晶格中脱嵌,不会引起结构的塌陷,因而具有优异的倍率性能和稳定性。理士(LEOCH)DJM12100免维护铅酸蓄电池太阳能风能储能用
三、镍氢电池
镍氢电池是一种性能良好的LEOCH理士蓄电池。镍氢电池正极活性物质为Ni(OH)2(称NiO电极),负极活性物质为金属氢化物,也称储氢合金(电极称储氢电极),电解液为6mol/L氢氧化钾溶液。
镍氢电池分为高压镍氢电池和低压镍氢电池。
低压镍氢电池具有以下特点:(1)电池电压为1.2~1.3V,与镉镍电池相当;(2)能量密度高,是镉镍电池的1.5倍以上;(3)可快速充放电,低温性能良好;(4)可密封,耐过充放电能力强;(5)无树枝状晶体生成,可防止电池内短路;(6)***对环境***,无记忆效应等。
高压镍氢电池具有如下特点:(1)可靠性强。具有较好的过放电、过充电保护,可耐较高的充放电率并且无枝晶形成。具有良好的比特性。其质量比容量为60A·h/kg,是镉镍电池的5倍。(2)循环寿命长,可达数千次之多。(3)全密封,维护少。(4)低温性能优良,在-10℃时,容量没有明显改变。
镍氢电池其主要优点有:能量密度高、充放电速度快、重量轻、寿命长、无环境污染;缺点就是轻微记忆效应、管理问题较多、易形成单体电池隔板熔化。
四、液流电池
液流电池一种新的LEOCH理士蓄电池,液流电池是利用正负极电解液分开,各自循环的一种高性能LEOCH理士蓄电池,具有容量高、使用领域(环境)广、循环使用寿命长的特点,是目前的一种新能源产品。
液流电池一般应用于储能电站中系统由电堆单元、电解质溶液及电解质溶液储供单元、控制管理单元等部分组成。核心是由电堆和(电堆是由数十节进行氧化-还原反应)和实现充、放电过程的单电池按特定要求串联而成的,结构与燃料电池电堆相似。
全钒液流电池是一种*蓄电储能设备,不仅可以用作太阳能、风能发电过程配套的储能装置,还可以用于电网调峰,提高电网稳定性,保障电网安全。其主要优点有:布局灵活、循环寿命长、反应快次、不会产生有害的发射;缺点就是能量密度相差很大。
五、钠硫电池
钠硫电池由正极、负极、电解质、隔膜和外壳组成,与一般二次电池(铅酸电池、镍镉电池等)不同,钠硫电池是由熔融电极和固体电解质组成,负极的活性物质为熔融金属钠,正极活性物质为液态硫和多硫化钠熔盐。 以金属钠为负极、硫为正极、陶瓷管为电解质隔膜的二次电池。在一定的工作度下,钠离子透过电解质隔膜与硫之间发生的可逆反应,形成能量的释放和储存。
该种电池作为一种*化学电源,自问世以来已有了很大发展。钠硫电池体积小、容量大、寿命长、效***,在电力储能中广泛应用于削峰填谷、应急电源、风力发电等储能方面。
其主要优点有:1)比能量(即电池单位质量或单位体积所具有的有效电能量)高。其理论比能量为760Wh/Kg,实际已大于150Wh/Kg,是铅酸电池的3-4倍。2)同时可大电流、高功率放电。其放电电流密度一般可达200-300mA/cm2,并瞬时间可放出其3倍的固有能量;3)充放电效***。
钠硫电池也有不足之处,其工作温度在300-350℃,所以,电池工作时需要一定的加热保温。但采用高性能的真空绝热保温技术,可有效地解决这一问题。
目前常见的正极材料主要有钴酸锂(LCO)、锰酸锂(LMO)、磷酸铁锂(LFP)和三元材料。钴酸锂是商业化的正极材料,电压高、振实密度高、结构稳定、安全性好,但成本高且克容量低。锰酸锂成本低、电压高,但循环性能较差且克容量同样较低。三元材料根据镍钴锰(另外还有NCA)的含量不同,容量和成本有所差异,整体能量密度高于磷酸铁锂和钴酸锂。磷酸铁锂成本低,循环性能好,安全性好,但电压平台较低,压实密度较低,从而导致整体的能量密度较低。目前动力领域以三元和铁锂为主,消费领域钴酸锂较多。
负极材料可分为碳材料和非碳材料两大类:碳材料包括人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、软碳、硬碳等;非碳材料包括钛酸锂、硅基材料、锡基材料等。其中天然石墨和人造石墨目前应用***,天然石墨虽具备成本和比容量优势,但其循环寿命低,且一致性较差;而人造石墨的各项性能比较均衡,循环性能优异,与电解液的相容性也比较好。人造石墨主要用于大容量的车用动力电池和中高端消费型锂电池,天然石墨主要用于小型锂电池和一般用途的消费型锂电池。而非碳材料中的硅基材料还在不断研发突破中。
锂电池隔膜根据生产工艺可以分为干法隔膜和湿法隔膜,其中湿法隔膜中的湿法膜涂覆将是大趋势。湿法和干法各有优缺点,湿法工艺薄膜孔径小而且均匀,薄膜更薄,但是投资大,工艺复杂,环境污染大。干法工艺相对简单,附加值高,环境友好,但孔径和孔隙率难以控制,产品难以做薄。
储能行业技术路径——电化学储能:铅酸电池铅酸电池(VRLA)是一种电极主要由铅及其氧化物制成、电解液是硫酸溶液的LEOCH理士蓄电池。铅酸电池荷电状态下,正极主要成分为化铅,负极主要成分为铅;放电状态下,正负极的主要成分均为硫酸铅。铅酸电池工作原理为铅酸LEOCH理士蓄电池是以化碳和海绵状金属铅分别为正、负极活性物质,硫酸溶液为电解质的一种LEOCH理士蓄电池。铅酸电池的优点为产业链较成熟、使用安全、维护简单、成本低、寿命长、质量稳定等,缺点为充电速度慢、能量密度低、循环寿命短、易造成污染等方面的问题。铅酸电池作为备用电源应用在电信、太阳能系统、电子开关系统、通讯设备、小型后备电源(UPS、ECR、电脑后备系统等)、紧急设备等,作为主电源应用在通讯设备、电力控制机车(采集车、自动运输车、电动车)、机械工具启动器(无绳电钻、电动起子、电动雪橇)、工业设备/仪器、摄像等方面。
储能电池的优点:
1.技术上非常成熟了,特别是是磷酸铁锂电池,经过了众多工程的验证,技术上的安全性和稳定性是在***的。
2.应用案例众多,所以正常使用性经过了时间和事迹的验证。
3.大势所趋,这个是政策导向性的,所以没有政策方面的风险。
4.有***。
为使电化学电池储能电站整体的特性满足相关指标,储能电池的配置与选型可参考如下原则:
(1)电池应选择安全、可靠、环保型电化学电池,可在铅酸LEOCH理士蓄电池、钠硫电池、液流电池、锂离子电池等化学电池中选择,宜根据设置目的、系统电压、能量密度、功率密度、储能效率、循环寿命、充放电倍率、自放电率和外部条件等进行综合比较选择。
(2)为便于电池系统集成和维护,电池宜采用模块化设计,方便后续问题电池的整体模块化更换。
(3)电池组的成组方式及其连接拓扑应与功率变换系统的拓扑结构相匹配,并应减少电池并联个数。
(4)单体电池、电池组、电池箱的连接母排及接口部件需设计足够的通流能力,防止电池储能单元满功率输出时,电流通过接触电池产生大量的热量,进而导致电池单元过温,影响电池储能单元的可靠运行。
(5)电池容量应与储能单元容量、能量相匹配,确保电池储能单元可按照额定功率输出额定容量。
(6)电池组的电池裕度应根据电池的寿命特性、充放电特性及放电区间和经济性进行配置。
(7)电池组回路应配置直流断路器、隔离开关、熔断器等保护设备,防止电池短路造成的安全风险。
(8)电池应具有安全防护设计。在充放电过程中外部遇明火、撞击、雷电、短路、过充过放等各种意外因素时,不应发生。
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