ما هي مميزات بطارية تخزين الطاقة؟

المسار التقني لصناعة تخزين الطاقة في الصين - تخزين الطاقة الكهروكيميائية: حاليًا، تشمل مواد الكاثود الشائعة لبطاريات الليثيوم بشكل رئيسي أكسيد كوبالت الليثيوم (LCO)، وأكسيد منغنيز الليثيوم (LMO)، وفوسفات حديد الليثيوم (LFP)، والمواد الثلاثية. يُعد كوبالت الليثيوم أول مادة كاثود تجارية تتميز بجهد عالٍ، وكثافة عالية، وبنية مستقرة، وسلامة جيدة، ولكنها مرتفعة التكلفة وسعتها منخفضة. يتميز منغنيت الليثيوم بتكلفة وجهد عاليين، ولكن أداءه في الدورة ضعيف وسعته منخفضة أيضًا. تختلف سعة وتكلفة المواد الثلاثية وفقًا لمحتوى النيكل والكوبالت والمنغنيز (بالإضافة إلى NCA). كثافة الطاقة الكلية أعلى من كثافة فوسفات حديد الليثيوم وكوبالت الليثيوم. يتميز فوسفات حديد الليثيوم بتكلفة منخفضة، وأداء دورة جيد، وسلامة جيدة، ولكن منصة جهده منخفضة وكثافة ضغطه منخفضة، مما يؤدي إلى انخفاض كثافة الطاقة الكلية. حاليًا، يهيمن على قطاع الطاقة الحديد الثلاثي وحديد الليثيوم، بينما يعتمد قطاع الاستهلاك بشكل أكبر على كوبالت الليثيوم. يمكن تقسيم مواد الأقطاب السالبة إلى مواد كربونية ومواد غير كربونية: تشمل المواد الكربونية الجرافيت الصناعي، والجرافيت الطبيعي، وكرات الكربون الدقيقة متوسطة الطور، والكربون اللين، والكربون الصلب، وغيرها. تشمل المواد غير الكربونية تيتانات الليثيوم، والمواد القائمة على السيليكون، والمواد القائمة على القصدير، وغيرها. يُعد الجرافيت الطبيعي والجرافيت الصناعي الأكثر استخدامًا حاليًا. على الرغم من مزايا الجرافيت الطبيعي من حيث التكلفة والسعة النوعية، إلا أن دورة حياته قصيرة وقوامه ضعيف. مع ذلك، يتميز الجرافيت الصناعي بخصائص متوازنة نسبيًا، مع أداء دوران ممتاز وتوافق جيد مع الإلكتروليت. يُستخدم الجرافيت الصناعي بشكل رئيسي في بطاريات السيارات عالية السعة وبطاريات الليثيوم الاستهلاكية عالية الجودة، بينما يُستخدم الجرافيت الطبيعي بشكل رئيسي في بطاريات الليثيوم الصغيرة وبطاريات الليثيوم الاستهلاكية متعددة الأغراض. لا تزال المواد القائمة على السيليكون في المواد غير الكربونية قيد البحث والتطوير المستمر. يمكن تقسيم فواصل بطاريات الليثيوم إلى فواصل جافة وفواصل رطبة وفقًا لعملية الإنتاج، وسيكون طلاء الغشاء الرطب في الفاصل الرطب هو الاتجاه السائد. لكلٍّ من العملية الرطبة والعملية الجافة مزاياها وعيوبها. تتميز العملية الرطبة بمسام صغيرة وموحدة وطبقة رقيقة، إلا أن تكلفة العملية كبيرة، وتعقيدها كبير، وتلوثها البيئي كبير. أما العملية الجافة، فهي بسيطة نسبيًا، وذات قيمة مضافة عالية، وصديقة للبيئة، إلا أن التحكم في حجم المسام ومساميتها صعب، ويصعب ترقيق المنتج.

المسار التقني لصناعة تخزين الطاقة في الصين - تخزين الطاقة الكهروكيميائية: بطارية الرصاص الحمضية (VRLA) هي بطارية يتكون قطبها الكهربائي بشكل رئيسي من الرصاص وأكسيده، ومحلول حمض الكبريتيك كإلكتروليت. في حالة الشحن، يكون المكون الرئيسي للقطب الموجب هو ثاني أكسيد الرصاص، والمكون الرئيسي للقطب السالب هو الرصاص. في حالة التفريغ، يكون المكون الرئيسي للقطب الموجب والسالب هو كبريتات الرصاص. مبدأ عمل بطارية الرصاص الحمضية هو أنها نوع من البطاريات، حيث يتكون كل من ثاني أكسيد الكربون والرصاص المعدني الإسفنجي كمواد فعالة موجبة وسالبة على التوالي، ومحلول حمض الكبريتيك كإلكتروليت. تتميز بطاريات الرصاص الحمضية بسلسلة صناعية متطورة نسبيًا، واستخدام آمن، وسهولة صيانتها، وانخفاض تكلفتها، وعمرها الافتراضي الطويل، وجودتها الثابتة، وغيرها. أما عيوبها فتتمثل في بطء سرعة الشحن، وانخفاض كثافة الطاقة، وقصر دورة حياتها، وسهولة تسببها في التلوث، وغيرها. تُستخدم بطاريات الرصاص الحمضية كمصدر طاقة احتياطي في الاتصالات، وأنظمة الطاقة الشمسية، وأنظمة المفاتيح الإلكترونية، ومعدات الاتصالات، ومصادر الطاقة الاحتياطية الصغيرة (أنظمة UPS، وECR، وأنظمة النسخ الاحتياطي للحاسوب، وغيرها)، ومعدات الطوارئ، وغيرها. كما تُستخدم كمصدر طاقة رئيسي في معدات الاتصالات، وقاطرات التحكم الكهربائية (مركبات التجميع، ومركبات النقل الأوتوماتيكية، والمركبات الكهربائية)، ومشغلات الأدوات الميكانيكية (المثاقب اللاسلكية، والمحركات الكهربائية، والزلاجات الكهربائية)، والمعدات/الأجهزة الصناعية، والكاميرات، وغيرها.

المسار التقني لصناعة تخزين الطاقة في الصين - تخزين الطاقة الكهروكيميائية: تُعدّ بطاريات التدفق السائل وبطاريات الصوديوم والكبريت نوعًا من البطاريات التي تُخزّن الكهرباء وتُفرّغها من خلال التفاعل الكهروكيميائي لزوج كهربائي قابل للذوبان على القطب الخامل. يتكون هيكل مونومر بطاريات التدفق السائل النموذجي من: قطبين موجب وسالب؛ حجرة قطب محاطة بغشاء وقطب؛ خزان إلكتروليت ومضخة ونظام أنابيب. تُعدّ بطاريات التدفق السائل جهاز تخزين طاقة كهروكيميائيًا يُتيح التحويل المتبادل للطاقة الكهربائية والطاقة الكيميائية من خلال تفاعل الأكسدة والاختزال للمواد الفعالة السائلة، مما يُتيح تخزين الطاقة الكهربائية وإطلاقها. هناك أنواع وأنظمة مُختلفة من بطاريات التدفق السائل. حاليًا، لا يوجد سوى أربعة أنواع من أنظمة بطاريات التدفق السائل التي تُدرس بعمق في العالم، وهي: بطاريات التدفق السائل المصنوعة بالكامل من الفاناديوم، وبطاريات التدفق السائل المصنوعة من الزنك والبروم، وبطاريات التدفق السائل المصنوعة من الحديد والكروم، وبطاريات التدفق السائل المصنوعة من بولي كبريتيد الصوديوم/البروم. تتكون بطارية الصوديوم والكبريت من قطب موجب، وقطب سالب، وإلكتروليت، وغشاء، وغطاء، وهي تختلف عن البطاريات الثانوية العامة (مثل بطاريات الرصاص الحمضية، وبطاريات النيكل والكادميوم، وغيرها). تتكون بطارية الصوديوم والكبريت من قطب منصهر وإلكتروليت صلب. المادة الفعالة للقطب السالب هي صوديوم معدني منصهر، والمادة الفعالة للقطب الموجب هي كبريت سائل وملح بولي كبريتيد الصوديوم المنصهر. يتكون الأنود في بطارية الصوديوم والكبريت من كبريت سائل، والكاثود من صوديوم سائل، وأنبوب بيتا-ألومنيوم المصنوع من مادة خزفية منفصل في المنتصف. يجب الحفاظ على درجة حرارة تشغيل البطارية فوق 300 درجة مئوية للحفاظ على حالة القطب المنصهر. المسار التقني لصناعة تخزين الطاقة في الصين - خلية الوقود: خلية تخزين طاقة الهيدروجين. خلية وقود الهيدروجين هي جهاز يحول الطاقة الكيميائية للهيدروجين مباشرةً إلى طاقة كهربائية. المبدأ الأساسي هو أن الهيدروجين يدخل القطب الموجب لخلية الوقود، ويتحلل إلى بروتونات وإلكترونات غازية تحت تأثير المحفز، ثم تمر بروتونات الهيدروجين المتكونة عبر غشاء تبادل البروتونات لتصل إلى القطب السالب لخلية الوقود وتتحد مع الأكسجين لتوليد الماء. تصل الإلكترونات إلى القطب السالب لخلية الوقود عبر دائرة خارجية لتكوين تيار. باختصار، إنه جهاز توليد طاقة بتفاعل كهروكيميائي. تضاعف حجم سوق صناعة تخزين الطاقة العالمية، ولا تزال بطاريات الليثيوم أيون هي الشكل السائد لتخزين الطاقة، وتتميز بكثافة طاقة عالية، وكفاءة تحويل عالية، واستجابة سريعة، وغيرها، وهي حاليًا أعلى نسبة من السعة المركبة باستثناء التخزين بالضخ. وفقًا للورقة البيضاء حول تطوير صناعة بطاريات الليثيوم أيون في الصين (2022)، الصادرة بشكل مشترك عن EVTank ومعهد آيفي للاقتصاد. وفقًا لبيانات الكتاب الأبيض، سيبلغ إجمالي شحنات بطاريات أيونات الليثيوم العالمية 562.4 جيجاواط/ساعة في عام 2021، بزيادة كبيرة قدرها 91% على أساس سنوي، وستتجاوز حصتها في منشآت تخزين الطاقة الجديدة العالمية 90%. على الرغم من أن أشكالًا أخرى من تخزين الطاقة، مثل بطاريات تدفق الفاناديوم، وبطاريات أيونات الصوديوم، والهواء المضغوط، قد بدأت تحظى باهتمام متزايد في السنوات الأخيرة، إلا أن بطاريات أيونات الليثيوم لا تزال تتمتع بمزايا كبيرة من حيث الأداء والتكلفة والتصنيع. على المدى القصير والمتوسط، ستُصبح بطاريات أيونات الليثيوم الشكل الرئيسي لتخزين الطاقة في العالم، وستبقى نسبتها في منشآت تخزين الطاقة الجديدة مرتفعة.

تركز شركة Longrun-energy على مجال تخزين الطاقة وتدمج قاعدة خدمات سلسلة توريد الطاقة لتوفير حلول تخزين الطاقة للسيناريوهات المنزلية والصناعية والتجارية، بما في ذلك التصميم والتدريب على التجميع وحلول السوق والتحكم في التكاليف والإدارة والتشغيل والصيانة، إلخ. بفضل سنوات عديدة من التعاون مع مصنعي البطاريات ومصنعي العاكس المعروفين، قمنا بتلخيص تجربة التكنولوجيا والتطوير لبناء قاعدة خدمات سلسلة توريد متكاملة.