Hej! Ako dodávateľ systémov na ukladanie energie batérie (BESS) som videl z prvej ruky dôležitosť pochopenia toho, ako tieto systémy fungujú, a čo je dôležitejšie, čo ich môže v priebehu času znižovať. V tomto blogu rozdelím hlavné mechanizmy degradácie Bessa, takže môžete lepšie pochopiť, ako udržať váš systém v špičkovej podobe.
1. Chemická degradácia
Začnime s najzákladnejším aspektom: chémiou vo vnútri batérie. Batérie, najmä lítium -iónové, ktoré sa široko používajú v BESS, sa pri skladovaní a uvoľňovaní energie spoliehajú na chemické reakcie.
Tvorba tuhej - elektrolytovej interfázy (SEI)
SEI je tenká vrstva, ktorá sa tvorí na povrchu anódy počas prvých niekoľkých cyklov nabíjania - vybíjania. Je to ako ochranný štít, ktorý zabraňuje ďalším reakciám medzi elektrolytom a anódovým materiálom. V priebehu času však môžu SEI rásť. Ako rastie, spotrebúva lítium ióny z elektrolytu, čím sa znižuje množstvo aktívneho lítia, ktoré je k dispozícii na ukladanie náboja. To vedie k zníženiu kapacity batérie. Myslite na to ako trochu ako pomalý únik v nádrži na vodu; Postupom času máte na prácu menej vody (alebo v tomto prípade lítium iónov).
Rozklad elektrolytu
Elektrolyt v batérii je rozhodujúcou zložkou, ktorá umožňuje iónom pohybovať sa medzi anódou a katódou. Ale nie je to nezničiteľné. Vysoké teploty a preplnenie môžu spôsobiť rozpad elektrolytu. Ak sa to stane, môže tvoriť plynové bubliny a ďalšie produkty. Tieto produkty môžu blokovať pohyb iónov, čím sa zvyšuje vnútorný odpor batérie. A keď vnútorný odpor stúpa, batéria sa pri nabíjaní a vybíjaní stáva menej efektívnou. Môžete sa pozrieť na nášSolárny panel s lítium batériou na ukladanie energieAby sme videli, ako pracujeme na zmierňovaní týchto chemických problémov v našich lítium -iónových batériách.
Degradácia katódy a anódového materiálu
Materiály katódy a anódov tiež prechádzajú zmenami v priebehu času. Napríklad v katódách lítium - kobaltu - oxidové katódy môžu cykly opakovaného náboja - výtok cykly spôsobiť zmenu kryštálovej štruktúry materiálu. To môže viesť k strate interkalačných lokalít lítium a iónov, čo znamená, že batéria nemôže uložiť toľko lítium iónov, koľko predtým. Podobne aj materiál anódy môže počas cyklovania zažiť mechanické napätie, čo vedie k prasknutiu a rozruchu. Tieto fyzické zmeny znižujú plochu povrchu, ktorá je k dispozícii na výmenu iónov, čo ďalej znižuje výkon batérie.
2. Tepelná degradácia
Teplota hrá obrovskú úlohu v tom, ako bess degraduje. Batérie sú citlivé na vysoké aj nízke teploty.
Vysoko teplotné efekty
Keď batéria pracuje pri vysokých teplotách, chemické reakcie vo vnútri sa zrýchľujú. Spočiatku to môže znieť ako dobrá vec, ale v skutočnosti zrýchľuje všetky procesy degradácie, o ktorých sme hovorili skôr. Vrstva SEI rastie rýchlejšie, elektrolyt sa rozkladá rýchlejšie a materiály katódy a anódov sa rýchlejšie znižujú. Vysoké teploty môžu tiež spôsobiť tepelný útek, nebezpečnú situáciu, keď teplota batérie nekontrolovateľne stúpa, čo vedie k potenciálnemu požiaru alebo výbuchu. Aby sme tomu zabránili, často navrhujeme naše systémy s pokročilými funkciami tepelného riadenia v našomDomov mimo slnečného energetického systému hybridného meniča.
Nízke teplotné efekty
Na druhej strane môžu byť problémom aj nízke teploty. Pri nízkych teplotách sa zvyšuje viskozita elektrolytu, čo sťažuje prechádzanie iónom. To má za následok vyšší vnútorný odpor a znížený výkon výkonu. Možno si všimnete, že vaša batéria nebude fungovať v chladnom zimnom dni. Je to ako pokúšať sa pohybovať cez hrubú melasu namiesto vody; Vydanie vecí vyžaduje oveľa viac úsilia (alebo v tomto prípade energie).
3. Mechanická degradácia
Batérie nie sú len o chémii a teplote; Čelia tiež mechanickým výzvam.
Expanzia a kontrakcia
Počas cyklov nabíjania - vybíjanie sa elektródy batérie rozširujú a konajú, keď sa vkladajú a odstránia lítiové ióny. Táto opakovaná expanzia a kontrakcia môže spôsobiť mechanické namáhanie elektród. V priebehu času môže toto napätie viesť k prasknutiu a delaminácii elektródových materiálov. Rovnako ako kúsok dreva, ktorý sa neustále ohýba tam a späť, aj elektródy sa nakoniec začnú rozpadať.
Vibrácie
V niektorých aplikáciách môže byť BESS vystavený vibráciám a šoku. Napríklad, ak je batéria nainštalovaná vo vozidle alebo v mobilnej jednotke na ukladanie energie, počas prevádzky zažije vibrácie. Tieto vibrácie môžu spôsobiť voľné pripojenia vo vnútri batérie, čo zvyšuje vnútorný odpor a potenciálne vedie k krátkym obvodom. Šok, napríklad z náhleho nárazu, môže tiež poškodiť vnútornú štruktúru batérie, čo spôsobí nezvratné poškodenie.
4. Elektrická degradácia
To, ako nabíjame a vypúšťame batériu, môže mať veľký vplyv na jej životnosť.
Nadmerné nabíjanie a nadmerné nabíjanie
Nadmerné nabíjanie batérie vynúti príliš veľa lítiových iónov do katódy, čo môže spôsobiť, že sa katódový materiál rozpadne. Môže to tiež viesť k tvorbe lítiaho kovu na anóde, čo je vážne bezpečnostné riziko. Na druhej strane preddávky môže spôsobiť, že katóda uvoľní príliš veľa lítiových iónov, čo vedie k štrukturálnym zmenám a strate kapacity. Aby sa zabránilo týmto problémom, naša spoločnosť BESS prichádza so zabudovanými - v systémoch správy batérií (BMS), ktoré monitorujú a riadia procesy nabíjania a vypúšťania. Viac informácií o tom, ako náš BMS funguje v našomNabíjateľné batérie solárne energetický systém.
Nerovnomerné nabíjanie a vypúšťanie
V batérii môžu mať jednotlivé bunky mierne odlišné vlastnosti. Ak tieto bunky nie sú počas nabíjania a vybíjania správne vyvážené, niektoré bunky sa môžu preplniť alebo nadmerne nabíjať, zatiaľ čo iné sú použité - využívané. Toto nerovnomerné nabíjanie a vypúšťanie môže urýchliť zhoršenie celého batérie.
Ako riešime tieto degradačné mechanizmy
Ako dodávateľ BESS neustále pracujeme na riešeniach na boji proti týmto degradačným mechanizmom. Na zlepšenie stability katódy a anódových materiálov používame pokročilé materiály a výrobné procesy. Naše systémy tepelného riadenia sú navrhnuté tak, aby udržiavali batériu v optimálnom teplotnom rozsahu, či už je vonku horúca alebo studená. A naše BMS sa neustále vyvíja, aby sa zabezpečilo dokonca aj nabíjanie a vypúšťanie jednotlivých buniek v batérii.
Ak máte záujem dozvedieť sa viac o našich systémoch na ukladanie energie batérie alebo máte nejaké otázky o tom, ako zabrániť degradácii vo vašom vlastnom systéme, radi by sme sa od vás dozvedeli. Či už ste majiteľom domu, ktorý hľadá spoľahlivé riešenie na ukladanie energie alebo vlastník firmy, ktorý plánuje veľký projekt v rozsahu, môžeme poskytnúť správny BESS pre vaše potreby. Oslovte nás na konzultáciu a začnime rozhovor o tom, ako môžeme spolupracovať, aby sme splnili vaše požiadavky na ukladanie energie.
Odkazy
- Linden, D., & Reddy, TB (2002). Príručka batérií. McGraw - Hill.
- Tarascon, JM a Armand, M. (2001). Problémy a výzvy, ktorým čelia nabíjateľné lítiové batérie. Nature, 414 (6861), 359 - 367.