Pin lưu trữ năng lượng có những ưu điểm gì?

Lộ trình phát triển công nghệ của ngành công nghiệp lưu trữ năng lượng Trung Quốc – lưu trữ năng lượng điện hóa: Hiện nay, các vật liệu catốt phổ biến của pin lithium chủ yếu bao gồm lithium coban oxit (LCO), lithium mangan oxit (LMO), lithium sắt photphat (LFP) và vật liệu tam phân. Lithium cobanat là vật liệu catốt thương mại hóa đầu tiên với điện áp cao, mật độ nén cao, cấu trúc ổn định và độ an toàn tốt, nhưng chi phí cao và dung lượng thấp. Lithium manganat có chi phí thấp và điện áp cao, nhưng hiệu suất chu kỳ kém và dung lượng cũng thấp. Dung lượng và chi phí của vật liệu tam phân thay đổi tùy thuộc vào hàm lượng niken, coban và mangan (ngoài NCA). Mật độ năng lượng tổng thể cao hơn so với lithium sắt photphat và lithium cobanat. Lithium sắt photphat có chi phí thấp, hiệu suất chu kỳ tốt và độ an toàn tốt, nhưng điện áp nền thấp và mật độ nén thấp, dẫn đến mật độ năng lượng tổng thể thấp. Hiện nay, lĩnh vực điện lực chủ yếu sử dụng vật liệu tam phân và lithium sắt, trong khi lĩnh vực tiêu thụ lại sử dụng nhiều lithium coban hơn. Vật liệu điện cực âm có thể được chia thành vật liệu carbon và vật liệu phi carbon: vật liệu carbon bao gồm than chì nhân tạo, than chì tự nhiên, vi cầu carbon pha trung gian, carbon mềm, carbon cứng, v.v.; vật liệu phi carbon bao gồm titanat lithi, vật liệu gốc silic, vật liệu gốc thiếc, v.v. Than chì tự nhiên và than chì nhân tạo hiện đang được sử dụng rộng rãi nhất. Mặc dù than chì tự nhiên có ưu điểm về chi phí và dung lượng riêng, nhưng tuổi thọ chu kỳ thấp và tính ổn định kém; tuy nhiên, các đặc tính của than chì nhân tạo tương đối cân bằng, với hiệu suất tuần hoàn tuyệt vời và khả năng tương thích tốt với chất điện giải. Than chì nhân tạo chủ yếu được sử dụng cho pin xe điện dung lượng lớn và pin lithium cao cấp dành cho người tiêu dùng, trong khi than chì tự nhiên chủ yếu được sử dụng cho pin lithium nhỏ và pin lithium thông dụng dành cho người tiêu dùng. Các vật liệu gốc silic trong vật liệu phi carbon vẫn đang trong quá trình nghiên cứu và phát triển liên tục. Màng ngăn pin lithium có thể được chia thành màng ngăn khô và màng ngăn ướt theo quy trình sản xuất, và lớp phủ màng ướt trong màng ngăn ướt sẽ là xu hướng chính. Quy trình ướt và quy trình khô đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Phương pháp ướt có kích thước lỗ nhỏ và đồng đều, màng mỏng hơn, nhưng chi phí đầu tư lớn, quy trình phức tạp và gây ô nhiễm môi trường cao. Phương pháp khô tương đối đơn giản, giá trị gia tăng cao và thân thiện với môi trường, nhưng kích thước lỗ và độ xốp khó kiểm soát và sản phẩm khó làm mỏng.

Quá trình phát triển công nghệ của ngành công nghiệp lưu trữ năng lượng Trung Quốc – lưu trữ năng lượng điện hóa: ắc quy chì-axit. Ắc quy chì-axit (VRLA) là loại ắc quy có điện cực chủ yếu làm từ chì và oxit chì, chất điện phân là dung dịch axit sulfuric. Ở trạng thái sạc, thành phần chính của điện cực dương là chì đioxit, và thành phần chính của điện cực âm là chì; ở trạng thái phóng điện, thành phần chính của cả điện cực dương và âm là chì sunfat. Nguyên lý hoạt động của ắc quy chì-axit là loại ắc quy sử dụng carbon dioxide và chì xốp làm chất hoạt động dương và âm tương ứng, và dung dịch axit sulfuric làm chất điện phân. Ưu điểm của ắc quy chì-axit là chuỗi công nghiệp tương đối hoàn thiện, an toàn khi sử dụng, bảo trì đơn giản, chi phí thấp, tuổi thọ cao, chất lượng ổn định, v.v. Nhược điểm là tốc độ sạc chậm, mật độ năng lượng thấp, chu kỳ sạc ngắn, dễ gây ô nhiễm, v.v. Ắc quy chì-axit được sử dụng làm nguồn điện dự phòng trong viễn thông, hệ thống năng lượng mặt trời, hệ thống chuyển mạch điện tử, thiết bị thông tin liên lạc, nguồn điện dự phòng nhỏ (UPS, ECR, hệ thống sao lưu máy tính, v.v.), thiết bị khẩn cấp, v.v., và làm nguồn điện chính trong thiết bị thông tin liên lạc, đầu máy điều khiển điện (xe thu thập dữ liệu, xe vận tải tự động, xe điện), bộ khởi động dụng cụ cơ khí (máy khoan không dây, máy vặn vít điện, búa tạ điện), thiết bị/dụng cụ công nghiệp, máy ảnh, v.v.

Con đường phát triển công nghệ của ngành công nghiệp lưu trữ năng lượng Trung Quốc – lưu trữ năng lượng điện hóa: pin dòng chảy lỏng và pin natri lưu huỳnh. Pin dòng chảy lỏng là một loại pin có khả năng lưu trữ và giải phóng điện năng thông qua phản ứng điện hóa của cặp điện tích hòa tan trên điện cực trơ. Cấu trúc của một pin dòng chảy lỏng điển hình bao gồm: điện cực dương và âm; buồng điện cực được bao quanh bởi màng ngăn và điện cực; bể chứa chất điện phân, bơm và hệ thống đường ống. Pin dòng chảy lỏng là thiết bị lưu trữ năng lượng điện hóa có thể thực hiện chuyển đổi lẫn nhau giữa năng lượng điện và năng lượng hóa học thông qua phản ứng oxy hóa khử của các chất hoạt động trong chất lỏng, từ đó thực hiện việc lưu trữ và giải phóng năng lượng điện. Có nhiều loại và hệ thống cụ thể của pin dòng chảy lỏng. Hiện nay, trên thế giới chỉ có bốn loại hệ thống pin dòng chảy lỏng được nghiên cứu chuyên sâu, bao gồm pin dòng chảy lỏng vanadi toàn phần, pin dòng chảy lỏng kẽm-brom, pin dòng chảy lỏng sắt-crom và pin dòng chảy lỏng natri polysulfua/brom. Pin natri-lưu huỳnh bao gồm điện cực dương, điện cực âm, chất điện phân, màng ngăn và vỏ, khác với các loại pin sạc thông thường (pin chì-axit, pin niken-cadmi, v.v.). Pin natri-lưu huỳnh được cấu tạo từ điện cực nóng chảy và chất điện phân rắn. Chất hoạt động của điện cực âm là natri kim loại nóng chảy, và chất hoạt động của điện cực dương là lưu huỳnh lỏng và muối polysulfua natri nóng chảy. Anode của pin natri-lưu huỳnh được cấu tạo từ lưu huỳnh lỏng, catốt được cấu tạo từ natri lỏng, và ở giữa là ống nhôm beta làm bằng vật liệu gốm. Nhiệt độ hoạt động của pin phải được duy trì trên 300°C để giữ cho điện cực ở trạng thái nóng chảy. Hướng đi công nghệ của ngành công nghiệp lưu trữ năng lượng Trung Quốc – pin nhiên liệu: pin lưu trữ năng lượng hydro, pin nhiên liệu hydro là thiết bị chuyển đổi trực tiếp năng lượng hóa học của hydro thành năng lượng điện. Nguyên tắc cơ bản là hydro đi vào cực dương của pin nhiên liệu, phân hủy thành các proton và electron dưới tác dụng của chất xúc tác, và các proton hydro được tạo thành đi qua màng trao đổi proton đến cực âm của pin nhiên liệu và kết hợp với oxy để tạo ra nước. Các electron đi đến cực âm của pin nhiên liệu thông qua mạch ngoài để tạo thành dòng điện. Về bản chất, đó là một thiết bị phát điện dựa trên phản ứng điện hóa. Quy mô thị trường của ngành công nghiệp lưu trữ năng lượng toàn cầu — công suất lắp đặt mới của ngành công nghiệp lưu trữ năng lượng đã tăng gấp đôi — quy mô thị trường của ngành công nghiệp lưu trữ năng lượng toàn cầu — pin lithium-ion vẫn là hình thức lưu trữ năng lượng chủ đạo — pin lithium-ion có ưu điểm là mật độ năng lượng cao, hiệu suất chuyển đổi cao, phản ứng nhanh, v.v., và hiện đang chiếm tỷ lệ công suất lắp đặt cao nhất ngoại trừ hệ thống tích năng thủy điện. Theo sách trắng về sự phát triển của ngành công nghiệp pin lithium-ion của Trung Quốc (2022) do EVTank và Viện Kinh tế Ivy cùng phát hành. Theo số liệu trong sách trắng, năm 2021, tổng lượng pin lithium-ion được vận chuyển toàn cầu sẽ đạt 562,4 GWh, tăng đáng kể 91% so với năm trước, và thị phần của nó trong tổng số các hệ thống lưu trữ năng lượng mới trên toàn cầu cũng sẽ vượt quá 90%. Mặc dù các hình thức lưu trữ năng lượng khác như pin dòng chảy vanadi, pin ion natri và khí nén cũng bắt đầu nhận được nhiều sự quan tâm hơn trong những năm gần đây, pin lithium-ion vẫn có những lợi thế lớn về hiệu suất, chi phí và khả năng công nghiệp hóa. Trong ngắn hạn và trung hạn, pin lithium-ion sẽ là hình thức lưu trữ năng lượng chính trên thế giới, và tỷ trọng của nó trong tổng số các hệ thống lưu trữ năng lượng mới sẽ duy trì ở mức cao.

Longrun-energy tập trung vào lĩnh vực lưu trữ năng lượng và tích hợp cơ sở dịch vụ chuỗi cung ứng năng lượng để cung cấp các giải pháp lưu trữ năng lượng cho hộ gia đình, công nghiệp và thương mại, bao gồm thiết kế, đào tạo lắp ráp, giải pháp thị trường, kiểm soát chi phí, quản lý, vận hành và bảo trì, v.v. Với nhiều năm hợp tác với các nhà sản xuất pin và nhà sản xuất biến tần nổi tiếng, chúng tôi đã tổng hợp công nghệ và kinh nghiệm phát triển để xây dựng một cơ sở dịch vụ chuỗi cung ứng tích hợp.