Каковы преимущества аккумуляторных батарей?

Технический путь китайской индустрии накопления энергии – электрохимическое накопление энергии: в настоящее время общие катодные материалы литиевых батарей в основном включают оксид лития-кобальта (LCO), оксид лития-марганца (LMO), фосфат лития-железа (LFP) и тройные материалы. Кобальтат лития является первым коммерческим катодным материалом с высоким напряжением, высокой плотностью отвода, стабильной структурой и хорошей безопасностью, но высокой стоимостью и низкой емкостью. Манганат лития имеет низкую стоимость и высокое напряжение, но его циклические характеристики плохие, а его емкость также низкая. Емкость и стоимость тройных материалов варьируются в зависимости от содержания никеля, кобальта и марганца (в дополнение к NCA). Общая плотность энергии выше, чем у фосфата лития-железа и кобальтата лития. Фосфат лития-железа имеет низкую стоимость, хорошие циклические характеристики и хорошую безопасность, но его платформа напряжения низкая, и его плотность уплотнения низкая, что приводит к низкой общей плотности энергии. В настоящее время в энергетическом секторе доминируют тройные и литий-железные, в то время как в секторе потребления больше лития-кобальта. Материалы отрицательного электрода можно разделить на углеродные материалы и неуглеродные материалы: углеродные материалы включают искусственный графит, природный графит, мезофазные углеродные микросферы, мягкий углерод, твердый углерод и т. Д.; Неуглеродные материалы включают титанат лития, материалы на основе кремния, материалы на основе олова и т. Д. В настоящее время наиболее широко используются природный графит и искусственный графит. Хотя природный графит имеет преимущества в стоимости и удельной емкости, его циклический ресурс низок, а его консистенция плохая; Тем не менее, свойства искусственного графита относительно сбалансированы, с отличными характеристиками циркуляции и хорошей совместимостью с электролитом. Искусственный графит в основном используется для аккумуляторов большой емкости для транспортных средств и высококачественных потребительских литиевых аккумуляторов, в то время как природный графит в основном используется для небольших литиевых аккумуляторов и потребительских литиевых аккумуляторов общего назначения. Материалы на основе кремния в неуглеродных материалах все еще находятся в процессе непрерывных исследований и разработок. В зависимости от технологии производства сепараторы литиевых аккумуляторов можно разделить на сухие и мокрые. В мокром сепараторе основным трендом будет мокрое мембранное покрытие. Мокрый и сухой процессы имеют свои преимущества и недостатки. Мокрый процесс обеспечивает мелкий и однородный размер пор и более тонкую пленку, но требует больших инвестиций, сложен в производстве и значительно загрязняет окружающую среду. Сухой процесс относительно прост, имеет высокую добавленную стоимость и экологичен, но размер пор и пористость трудно контролировать, а продукт сложно разжижать.

Технический путь китайской индустрии накопления энергии – электрохимическое накопление энергии: свинцово-кислотный аккумулятор (VRLA) – это аккумулятор, электрод которого в основном изготовлен из свинца и его оксида, а электролитом служит раствор серной кислоты. В заряженном состоянии основным компонентом положительного электрода свинцово-кислотного аккумулятора является диоксид свинца, а основным компонентом отрицательного электрода – свинец; в разряженном состоянии основными компонентами положительного и отрицательного электродов является сульфат свинца. Принцип работы свинцово-кислотного аккумулятора заключается в том, что свинцово-кислотный аккумулятор представляет собой аккумулятор, в котором в качестве положительного и отрицательного активных веществ соответственно используются диоксид углерода и губчатый металлический свинец, а в качестве электролита – раствор серной кислоты. Преимущества свинцово-кислотных аккумуляторов: относительно развитая производственная цепочка, безопасное использование, простота обслуживания, низкая стоимость, длительный срок службы, стабильное качество и т. д. Недостатки: медленная скорость зарядки, низкая плотность энергии, короткий циклический срок службы, легко вызывает загрязнение и т. д. Свинцово-кислотные аккумуляторы используются в качестве резервных источников питания в телекоммуникациях, системах солнечной энергии, электронных коммутационных системах, коммуникационном оборудовании, небольших резервных источниках питания (ИБП, ЭКР, компьютерные резервные системы и т. д.), аварийном оборудовании и т. д., а также в качестве основных источников питания в коммуникационном оборудовании, электрических локомотивах (транспортных средствах, автоматических транспортных средствах, электромобилях), пускателях механических инструментов (беспроводных дрелях, электроприводах, электросанях), промышленном оборудовании/инструментах, камерах и т. д.

Технический путь развития китайской индустрии накопления энергии – электрохимическое накопление энергии: жидкостные проточные аккумуляторы и натрий-серные аккумуляторы. Жидкостные проточные аккумуляторы – это разновидность аккумуляторов, способных накапливать и разряжать электроэнергию посредством электрохимической реакции растворимой электрической пары на инертном электроде. Структура типичного мономера жидкостного проточного аккумулятора включает в себя: положительный и отрицательный электроды; электродную камеру, окруженную диафрагмой и электродом; электролитный бак, насос и систему трубопроводов. Жидкостный проточный аккумулятор – это электрохимическое устройство накопления энергии, которое может осуществлять взаимное преобразование электрической и химической энергии посредством окислительно-восстановительной реакции жидких активных веществ, тем самым осуществляя накопление и высвобождение электроэнергии. Существует множество подразделенных типов и конкретных систем жидкостных проточных аккумуляторов. В настоящее время в мире существует только четыре вида систем жидкостных проточных аккумуляторов, которые действительно глубоко изучены: полностью ванадиевый жидкостный проточный аккумулятор, цинк-бромный жидкостный проточный аккумулятор, железо-хромовый жидкостный проточный аккумулятор и натрий-полисульфид/бромный жидкостный проточный аккумулятор. Натрий-серная батарея состоит из положительного электрода, отрицательного электрода, электролита, диафрагмы и оболочки, что отличается от обычных вторичных батарей (свинцово-кислотных батарей, никель-кадмиевых батарей и т. д.). Натрий-серная батарея состоит из расплавленного электрода и твердого электролита. Активным веществом отрицательного электрода является расплавленный металлический натрий, а активным веществом положительного электрода являются жидкая сера и расплавленная соль полисульфида натрия. Анод натрий-серной батареи состоит из жидкой серы, катод состоит из жидкого натрия, а бета-алюминиевая трубка из керамического материала разделена посередине. Рабочая температура батареи должна поддерживаться выше 300 ° C, чтобы электрод оставался в расплавленном состоянии. Технический путь китайской индустрии накопления энергии – топливные элементы: водородные элементы хранения энергии. Водородные топливные элементы – это устройство, которое напрямую преобразует химическую энергию водорода в электрическую энергию. Основной принцип заключается в том, что водород поступает в анод топливного элемента, разлагается на газ протоны и электроны под действием катализатора, а образовавшиеся протоны водорода проходят через протонообменную мембрану, чтобы достичь катода топливного элемента и объединиться с кислородом, образуя воду. Электроны достигают катода топливного элемента через внешнюю цепь, образуя ток. По сути, это устройство для генерации энергии на основе электрохимической реакции. Размер рынка мировой индустрии накопления энергии — новая установленная мощность индустрии накопления энергии удвоилась — размер рынка мировой индустрии накопления энергии — литий-ионные аккумуляторы по-прежнему являются основной формой хранения энергии — литий-ионные аккумуляторы обладают преимуществами высокой плотности энергии, высокой эффективности преобразования, быстрого отклика и т. д., и в настоящее время составляют самую высокую долю установленной мощности, за исключением гидроаккумулирующих. Согласно белой книге о развитии индустрии литий-ионных аккумуляторов в Китае (2022), совместно выпущенной EVTank и Институтом экономики Айви. Согласно данным Белой книги, в 2021 году общий объем поставок литий-ионных аккумуляторов в мире составит 562,4 ГВт⋅ч, что на 91% больше, чем годом ранее, а их доля в новых системах хранения энергии в мире также превысит 90%. Хотя в последние годы все больше внимания уделяется другим формам хранения энергии, таким как ванадиевые проточные аккумуляторы, натрий-ионные аккумуляторы и аккумуляторы на основе сжатого воздуха, литий-ионные аккумуляторы по-прежнему обладают значительными преимуществами с точки зрения производительности, стоимости и индустриализации. В краткосрочной и среднесрочной перспективе литий-ионные аккумуляторы станут основным типом накопителей энергии в мире, а их доля в новых системах хранения энергии останется высокой.

Компания Longrun-energy специализируется на сфере накопления энергии и интегрирует базу услуг цепочки поставок энергии для предоставления решений по накоплению энергии для бытовых, промышленных и коммерческих сценариев, включая проектирование, обучение сборке, рыночные решения, контроль затрат, управление, эксплуатацию и техническое обслуживание и т. д. Благодаря многолетнему сотрудничеству с известными производителями аккумуляторов и инверторов, мы обобщили опыт в области технологий и разработок для создания интегрированной базы услуг цепочки поставок.