Wat zijn de voordelen van een energieopslagbatterij?

Technische ontwikkeling van de Chinese energieopslagindustrie – elektrochemische energieopslag: Momenteel omvatten de meest gebruikte kathodematerialen voor lithiumbatterijen voornamelijk lithiumkobaltoxide (LCO), lithiummangaanoxide (LMO), lithiumijzerfosfaat (LFP) en ternaire materialen. Lithiumkobaltaat was het eerste commercieel verkrijgbare kathodemateriaal met een hoge spanning, hoge bulkdichtheid, stabiele structuur en goede veiligheid, maar een hoge kostprijs en lage capaciteit. Lithiummangaanoxide heeft een lage kostprijs en hoge spanning, maar een slechte cyclusduur en een lage capaciteit. De capaciteit en kosten van de ternaire materialen variëren afhankelijk van het gehalte aan nikkel, kobalt en mangaan (naast NCA). De totale energiedichtheid is hoger dan die van lithiumijzerfosfaat en lithiumkobaltaat. Lithiumijzerfosfaat heeft een lage kostprijs, goede cyclusduur en goede veiligheid, maar een laag spanningsplateau en een lage bulkdichtheid, wat resulteert in een lage totale energiedichtheid. Momenteel wordt de energiesector gedomineerd door ternaire materialen en lithiumijzer, terwijl de consumentensector meer lithiumkobalt gebruikt. Negatieve elektrodematerialen kunnen worden onderverdeeld in koolstofmaterialen en niet-koolstofmaterialen: koolstofmaterialen omvatten kunstmatig grafiet, natuurlijk grafiet, mesofase koolstofmicrosferen, zachte koolstof, harde koolstof, enz.; niet-koolstofmaterialen omvatten lithiumtitanaat, siliciumhoudende materialen, tinhoudende materialen, enz. Natuurlijk grafiet en kunstmatig grafiet worden momenteel het meest gebruikt. Hoewel natuurlijk grafiet voordelen heeft op het gebied van kosten en specifieke capaciteit, is de levensduur kort en de consistentie slecht; de eigenschappen van kunstmatig grafiet zijn echter relatief evenwichtig, met uitstekende circulatieprestaties en goede compatibiliteit met elektrolyt. Kunstmatig grafiet wordt voornamelijk gebruikt voor krachtige accu's voor voertuigen en hoogwaardige lithiumaccu's voor consumenten, terwijl natuurlijk grafiet vooral wordt gebruikt voor kleine lithiumaccu's en lithiumaccu's voor algemeen gebruik. De siliciumhoudende materialen binnen de niet-koolstofmaterialen bevinden zich nog in een continu onderzoeks- en ontwikkelingsstadium. Lithiumbatterijscheiders kunnen, afhankelijk van het productieproces, worden onderverdeeld in droge en natte scheiders, waarbij de natte membraancoating in de natte scheider de belangrijkste trend zal zijn. Zowel het natte als het droge proces hebben hun eigen voor- en nadelen. Het natte proces resulteert in kleine en uniforme poriën en een dunnere film, maar de investering is hoog, het proces is complex en de milieuvervuiling is aanzienlijk. Het droge proces is relatief eenvoudig, heeft een hoge toegevoegde waarde en is milieuvriendelijk, maar de poriegrootte en porositeit zijn moeilijk te beheersen en het product is lastig te verdunnen.

De technische ontwikkeling van de Chinese energieopslagindustrie – elektrochemische energieopslag: loodzuuraccu's. Een loodzuuraccu (VRLA) is een accu waarvan de elektroden hoofdzakelijk bestaan ​​uit lood en loodoxide, en de elektrolyt uit een zwavelzuuroplossing. In de laadtoestand van een loodzuuraccu is het belangrijkste bestanddeel van de positieve elektrode looddioxide en het belangrijkste bestanddeel van de negatieve elektrode lood; in de ontlaadtoestand zijn de belangrijkste bestanddelen van de positieve en negatieve elektroden loodsulfaat. Het werkingsprincipe van een loodzuuraccu is dat het een type accu is met koolstofdioxide en sponsachtig metaallood als respectievelijk positieve en negatieve actieve stoffen, en een zwavelzuuroplossing als elektrolyt. De voordelen van loodzuuraccu's zijn een relatief volwassen industriële keten, veilig gebruik, eenvoudig onderhoud, lage kosten, lange levensduur en stabiele kwaliteit. De nadelen zijn een trage laadsnelheid, lage energiedichtheid, korte levensduur en de kans op vervuiling. Loodzuuraccu's worden gebruikt als noodstroomvoorziening in telecommunicatie, zonne-energiesystemen, elektronische schakelsystemen, communicatieapparatuur, kleine back-upvoedingen (UPS, ECR, computerback-upsystemen, enz.), noodapparatuur, enz., en als hoofdvoeding in communicatieapparatuur, elektrische locomotieven (acquisitievoertuigen, automatische transportvoertuigen, elektrische voertuigen), startmotoren voor mechanisch gereedschap (accuboormachines, elektrische schroevendraaiers, elektrische hamers), industriële apparatuur/instrumenten, camera's, enz.

De technische ontwikkeling van de Chinese energieopslagindustrie – elektrochemische energieopslag: vloeistofstroombatterijen en natrium-zwavelbatterijen. Vloeistofstroombatterijen zijn batterijen die elektriciteit kunnen opslaan en afgeven door middel van een elektrochemische reactie van oplosbare elektronenparen op een inerte elektrode. De structuur van een typische vloeistofstroombatterij bestaat uit: een positieve en een negatieve elektrode; een elektrodekamer omgeven door een membraan en een elektrode; een elektrolyttank, een pomp en een leidingsysteem. Een vloeistofstroombatterij is een elektrochemisch energieopslagapparaat dat de wederzijdse omzetting van elektrische energie en chemische energie mogelijk maakt door middel van een oxidatie-reductiereactie van vloeibare actieve stoffen, waardoor elektrische energie kan worden opgeslagen en afgegeven. Er bestaan ​​veel verschillende typen en specifieke systemen van vloeistofstroombatterijen. Momenteel worden wereldwijd slechts vier soorten vloeistofstroombatterijsystemen grondig onderzocht: de vanadium-vloeistofstroombatterij, de zink-broom-vloeistofstroombatterij, de ijzer-chroom-vloeistofstroombatterij en de natriumpolysulfide/broom-vloeistofstroombatterij. De natrium-zwavelbatterij bestaat uit een positieve elektrode, een negatieve elektrode, een elektrolyt, een membraan en een behuizing, en verschilt daarmee van de gangbare oplaadbare batterijen (loodzuuraccu's, nikkel-cadmiumaccu's, enz.). De natrium-zwavelbatterij bestaat uit een gesmolten elektrode en een vaste elektrolyt. De actieve stof van de negatieve elektrode is gesmolten metaalnatrium, en de actieve stof van de positieve elektrode is vloeibare zwavel en gesmolten natriumpolysulfidezout. De anode van de natrium-zwavelbatterij bestaat uit vloeibare zwavel, de kathode uit vloeibaar natrium, en daartussen bevindt zich een bèta-aluminium buis van keramisch materiaal. De bedrijfstemperatuur van de batterij moet boven de 300 °C worden gehouden om de elektrode in gesmolten toestand te houden. De technische ontwikkeling van de Chinese energieopslagindustrie – brandstofcel: waterstofenergieopslagcel. Een waterstofbrandstofcel is een apparaat dat de chemische energie van waterstof rechtstreeks omzet in elektrische energie. Het basisprincipe is dat waterstof de anode van de brandstofcel binnenkomt, onder invloed van een katalysator ontleedt in gasvormige protonen en elektronen. De gevormde waterstofprotonen passeren vervolgens het protonenuitwisselingsmembraan naar de kathode van de brandstofcel, waar ze zich combineren met zuurstof om water te genereren. De elektronen bereiken de kathode van de brandstofcel via een extern circuit en vormen zo een elektrische stroom. In essentie is het een elektrochemisch reactie-energieopwekkingsapparaat. De wereldwijde markt voor energieopslag is enorm gegroeid – de nieuw geïnstalleerde capaciteit is verdubbeld – en lithium-ionbatterijen blijven de belangrijkste vorm van energieopslag. Lithium-ionbatterijen hebben voordelen zoals een hoge energiedichtheid, een hoog rendement en een snelle respons, en vertegenwoordigen momenteel, op pompwaterkrachtcentrales na, het grootste aandeel in de geïnstalleerde capaciteit. Dit blijkt uit het whitepaper over de ontwikkeling van de Chinese lithium-ionbatterij-industrie (2022), gezamenlijk gepubliceerd door EVTank en het Ivy Institute of Economics. Volgens de gegevens in het whitepaper zal de totale wereldwijde levering van lithium-ionbatterijen in 2021 562,4 GWh bedragen, een aanzienlijke stijging van 91% ten opzichte van het voorgaande jaar. Het aandeel van lithium-ionbatterijen in de wereldwijde installaties voor nieuwe energieopslag zal eveneens meer dan 90% bedragen. Hoewel andere vormen van energieopslag, zoals vanadium-flowbatterijen, natrium-ionbatterijen en perslucht, de laatste jaren steeds meer aandacht krijgen, behoudt de lithium-ionbatterij grote voordelen op het gebied van prestaties, kosten en industrialisatie. Op korte en middellange termijn zal de lithium-ionbatterij de belangrijkste vorm van energieopslag wereldwijd blijven en zal het aandeel ervan in de nieuwe installaties voor energieopslag hoog blijven.

Longrun-energy is gespecialiseerd in energieopslag en integreert de gehele energievoorzieningsketen om oplossingen voor energieopslag te bieden voor huishoudens, industrie en commerciële toepassingen. Dit omvat ontwerp, montage, training, marktanalyse, kostenbeheersing, beheer, exploitatie en onderhoud. Dankzij jarenlange samenwerking met gerenommeerde batterij- en omvormerfabrikanten hebben we onze technologische en ontwikkelingservaring gebundeld en een geïntegreerde dienstverleningsbasis voor de gehele toeleveringsketen opgebouwd.