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Comparaison des batteries dans le système de stockage d'énergie
Le stockage d'énergie de type de batterie est le stockage d'énergie chimique. Il peut être divisé en batterie d'acide de plomb, batterie au lithium, batterie d'hydrogène en nickel, batterie à flux liquide (batterie de vanadium), batterie de soufre de sodium, batterie en carbone de plomb, etc. selon le type de batterie sélectionnée.

1. Batterie d'acide en plomb
Les batteries d'acide de plomb comprennent des colloïdes et du liquide (la batterie dite de l'acide de plomb ordinaire). Ces deux types de batteries sont utilisés selon différentes régions. La batterie de colloïdes a une forte résistance au froid, et son efficacité énergétique de travail est bien meilleure que celle de la batterie liquide lorsque la température est inférieure à 15 ° C, et ses performances d'isolation thermique sont excellentes.

La batterie de plomb-acide colloïd est une amélioration de la batterie de plomb-acide commune avec un électrolyte liquide. L'électrolyte colloïd est utilisé pour remplacer l'électrolyte d'acide sulfurique, ce qui est meilleur que la batterie commune en termes de sécurité, de capacité de stockage, de performances de décharge et de durée de vie. La batterie de plomb colloïdale adopte un électrolyte en gel et il n'y a pas de liquide libre à l'intérieur. Dans le même volume, l'électrolyte a une grande capacité, une grande capacité thermique et une forte capacité de dissipation thermique, ce qui peut éviter le phénomène thermique des batteries générales; La corrosion de la plaque d'électrode est faible en raison d'une faible concentration d'électrolyte; La concentration est uniforme et il n'y a pas de stratification d'électrolyte.

La batterie de plomb-acide ordinaire est une sorte de batterie dont l'électrode est principalement faite de plomb et de son oxyde, et l'électrolyte est une solution d'acide sulfurique. Dans l'état de décharge de la batterie au plomb-acide, le composant principal de l'électrode positive est le dioxyde de plomb et le composant principal de l'électrode négative est le plomb; Dans l'état de charge, les principales composantes des électrodes positives et négatives sont le sulfate de plomb. La tension nominale d'une batterie au plomb-acide à cellule unique est de 2,0 V, qui peut être rejetée à 1,5 V et chargée à 2,4 V; En application, six batteries au plomb à cellule unique sont souvent utilisées en série pour former une batterie de plomb nominale 12V, ainsi que des 24 V, 36V, 48V, etc.

Ses avantages incluent principalement: le scellage sûr, le système de libération d'air, la maintenance simple, la durée de vie longue, la qualité stable, la haute fiabilité et la maintenance gratuitement; L'inconvénient est que la pollution du plomb est importante et que la densité d'énergie est faible (c'est-à-dire trop lourde).

2. Batterie au lithium
"Batterie au lithium" est une sorte de batterie avec du lithium métal ou un alliage de lithium comme matériau de cathode et une solution d'électrolyte non aqueuse. Il est divisé en deux catégories: batterie de métal lithium et batterie au lithium.

La batterie en métal lithium utilise généralement du dioxyde de manganèse comme matériau de cathode, lithium métallique ou son métal allié comme matériau de cathode et utilise une solution d'électrolyte non aqueuse. Les batteries à ion lithium utilisent généralement des oxydes métalliques en alliage lithium comme matériaux de cathode, le graphite comme matériaux de cathode et les électrolytes non aqueux. Les batteries au lithium-ion ne contiennent pas de lithium métallique et peuvent être rechargées. La batterie au lithium que nous utilisons dans le stockage d'énergie est une batterie au lithium ion, appelée "batterie de lithium".

Les batteries au lithium utilisées dans le système de stockage d'énergie comprennent principalement: la batterie de phosphate de fer au lithium, la batterie de lithium ternaire et la batterie de manganate de lithium. La batterie unique a une tension élevée, une large plage de températures de travail, une énergie et une efficacité spécifiques élevées, et un faible taux d'auto-décharge. La sécurité et la durée de vie peuvent être améliorées en utilisant des circuits de protection et d'égalisation. Par conséquent, compte tenu des avantages et des inconvénients de diverses batteries, les batteries au lithium sont devenues le premier choix pour les centrales de stockage d'énergie en raison de leur chaîne industrielle, de leur sécurité, de leur fiabilité et de leur convivialité environnementale relativement mature.

Ses principaux avantages sont les suivants: une durée de vie longue, une densité d'énergie de stockage élevée, un poids léger et une forte adaptabilité; Les inconvénients sont une mauvaise sécurité, une explosion facile, un coût élevé et des conditions d'utilisation limitée.

Phosphate de fer au lithium
La batterie de phosphate de fer au lithium fait référence à la batterie au lithium à l'aide de phosphate de fer au lithium comme matériau de cathode. Les matériaux cathodiques des batteries au lithium comprennent principalement du cobalate de lithium, du manganate de lithium, de l'oxyde de nickel au lithium, des matériaux ternaires, du phosphate de fer au lithium, etc. Le cobalate de lithium est le matériau de la cathode utilisé par la plupart des batteries au lithium.

Le phosphate de fer au lithium en tant que matériau de batterie au lithium est apparu que ces dernières années. C'est en 2005 qu'une batterie de phosphate de fer au lithium de grande capacité a été développée en Chine. Ses performances de sécurité et sa durée de vie du cycle sont incomparables avec d'autres matériaux. La durée de vie du cycle de la charge et de la décharge de 1C atteint 2000 fois. La tension de surcharge d'une seule batterie est de 30 V, ce qui ne brûlera pas et la perforation n'explosera pas. Les batteries à ion au lithium avec une grande capacité en matériaux de cathode de phosphate de fer au lithium sont plus faciles à utiliser en série pour répondre aux besoins de charge fréquente et de décharge de véhicules électriques.

Le phosphate de fer au lithium est non toxique, sans pollution, sûr et largement provenant de matières premières, bon marché, longue durée de vie et autres avantages. Il s'agit d'un matériau de cathode idéal pour les batteries au lithium de nouvelle génération. La batterie de phosphate de fer au lithium a également ses inconvénients. Par exemple, la densité tamponnante du matériau de cathode de phosphate de fer au lithium est petite, et le volume de batterie de phosphate de fer au lithium avec une capacité égale est plus grand que les batteries au lithium comme le cobalate de lithium, il n'a donc aucun avantage dans les piles micro.

En raison des caractéristiques inhérentes du phosphate de fer au lithium, ses performances à basse température sont inférieures à d'autres matériaux de cathode tels que le manganate de lithium. En général, pour une seule cellule (notez qu'il s'agit d'une seule cellule plutôt que d'une batterie), les performances mesurées à basse température de la batterie peuvent être légèrement plus élevées,

Ceci est lié aux conditions de dissipation thermique), son taux de rétention de capacité est d'environ 60 ~ 70% à 0 ℃, 40 ~ 55% à - 10 ℃ et 20 ~ 40% à - 20 ℃. Ces performances à basse température ne peuvent évidemment pas répondre aux exigences d'utilisation de l'alimentation électrique. À l'heure actuelle, certains fabricants ont amélioré les performances à basse température du phosphate de fer au lithium en améliorant le système d'électrolyte, en améliorant la formule d'électrode positive, en améliorant les performances du matériau et en améliorant la conception de la structure cellulaire.

Batterie de lithium ternaire
La batterie au lithium en polymère ternaire fait référence à la batterie de lithium dont le matériau cathode est le matériau de cathode ternaire au nickel au nickel. Le matériau de cathode composite ternaire est en sel de nickel, du sel de cobalt et du sel de manganèse comme matières premières. La proportion de nickel, de cobalt et de manganèse dans la batterie de lithium en polymère ternaire peut être ajustée en fonction des besoins réels. La batterie avec du matériau ternaire sous forme de cathode a une sécurité élevée par rapport à la batterie de cobalt au lithium, mais sa tension est trop faible.

Ses principaux avantages sont les suivants: une bonne performance du cycle; L'inconvénient est que l'utilisation est limitée. Cependant, en raison du resserrement des politiques nationales sur les batteries au lithium ternaire, le développement des batteries au lithium ternaire a tendance à ralentir.

Batterie de manganate de lithium
La batterie de manganate de lithium est l'un des matériaux de cathode au lithium les plus prometteurs. Comparé aux matériaux de cathode traditionnels tels que le cobalate de lithium, le manganate de lithium présente les avantages des ressources riches, de faible coût, pas de pollution, une bonne sécurité, de bonnes performances multipliées, etc. Il s'agit d'un matériau de cathode idéal pour les batteries de puissance. Cependant, ses mauvaises performances de cycle et sa stabilité électrochimique limitent considérablement son industrialisation. Le manganate de lithium comprend principalement le manganate de lithium spinelle et le manganate de lithium en couches. Le manganate de lithium Spinel a une structure stable et est facile à réaliser la production industrielle. Les produits du marché d'aujourd'hui sont toute cette structure. Le manganate de lithium Spinel appartient au système cristallin cube, au groupe spatial FD3M et la capacité spécifique théorique est de 148mAh / g. En raison de la structure du tunnel en trois dimensions, les ions lithium peuvent être réversibles en cours de réseau spinelle sans provoquer l'effondrement de la structure, il a donc d'excellentes performances d'agrandissement et de stabilité.

3. Batterie Nimh
La batterie NIMH est une sorte de batterie avec de bonnes performances. La substance active positive de la batterie d'hydrogène nickel est Ni (OH) 2 (appelée électrode Nio), la substance active négative est l'hydrure métal .

La batterie d'hydrure de nickel en métal est divisée en batterie d'hydrure de nickel à haute tension et batterie d'hydrure de nickel à basse tension.

La batterie d'hydrure de nickel à basse tension a les caractéristiques suivantes: (1) La tension de la batterie est de 1,2 à 1,3 V, ce qui équivaut à la batterie de cadmium nickel; (2) densité d'énergie élevée, plus de 1,5 fois de celle de la batterie de cadmium nickel; (3) charge et décharge rapide, bonnes performances à basse température; (4) une résistance à la surcharge et à l'écoulement forte et forte; (5) aucune génération de cristal dendritique, qui peut empêcher le court-circuit dans la batterie; (6) sûr et fiable, pas de pollution à l'environnement, pas d'effet de mémoire, etc.

La batterie d'hydrogène à haute tension a les caractéristiques suivantes: (1) Fiabilité forte. Il a un bon débit de rejet et de sur-charge, peut résister à un taux de décharge de charge élevé et n'a pas de formation de dendrite. Il a une bonne propriété spécifique. Sa capacité de masse spécifique est de 60A · h / kg, soit 5 fois celle de la batterie de cadmium nickel. (2) Life à long cycle, jusqu'à des milliers de fois. (3) entièrement scellé, moins d'entretien. (4) Les performances à basse température sont excellentes et la capacité ne change pas de manière significative à - 10 ℃.

Les principaux avantages de la batterie NIMH sont les suivants: densité élevée d'énergie, charge rapide et vitesse de décharge, poids léger, durée de vie longue, pas de pollution environnementale; Les inconvénients sont un léger effet de mémoire, plus de problèmes de gestion et une fusion de séparateur de batterie unique facile à former.

4. Flow Cell
Liquid Flow Battery est un nouveau type de batterie. La batterie de flux liquide est une batterie haute performance qui utilise un électrolyte positif et négatif pour se séparer et circuler séparément. Il a les caractéristiques d'un champ d'application à grande capacité (environnement) et à une durée de vie à cycle long. Il s'agit actuellement d'un nouveau produit énergétique.

La batterie de flux liquide est généralement utilisée dans le système de centrale électrique de stockage d'énergie, qui se compose d'une unité de pile, d'une solution électrolytique et d'une unité de stockage et d'alimentation de la solution d'électrolyte, de contrôle et de gestion, etc. Le noyau est composé d'une pile et (la pile est composé de dizaines de cellules pour la réaction de réduction d'oxydation) et une seule cellule pour la charge et la décharge en fonction des exigences spécifiques en série, et sa structure est similaire à celle d'une pile à combustible.

Vanadium Flow Battery est un nouveau type d'équipement de stockage et de stockage d'énergie. Il peut non seulement être utilisé comme dispositif de stockage d'énergie de support pour les processus de production d'énergie solaire et éolienne, mais peut également être utilisé pour le rasage de pointe du réseau électrique afin d'améliorer la stabilité du réseau électrique et d'assurer la sécurité du réseau électrique. Ses principaux avantages sont les suivants: disposition flexible, durée de vie du cycle long, des temps de réponse rapide et aucune émission nocive; L'inconvénient est que la densité énergétique varie considérablement.

5. Batterie de soufre de sodium
La batterie de soufre de sodium est composée de pôle positif, de pôle négatif, d'électrolyte, de diaphragme et de coquille. Contrairement aux batteries secondaires ordinaires (batteries au plomb-acide, batteries de cadmium en nickel, etc.), la batterie en soufre de sodium est composée d'électrode foncière et d'électrolyte solide. La substance active du pôle négatif est du sodium métallique fondu et la substance active du pôle positif est le soufre liquide et le polysulfure de sodium fondu. Batterie secondaire avec du sodium métallique comme électrode négative, soufre comme électrode positive et tube en céramique comme séparateur d'électrolyte. Dans un certain degré de travail, les ions sodium peuvent réagir de manière réversible avec le soufre à travers la membrane électrolytique pour former une libération et un stockage d'énergie.

En tant que nouveau type de source d'alimentation chimique, ce type de batterie a été considérablement développé depuis sa création. La batterie de soufre de sodium est de petite taille, grande de capacité, longue dans la vie et élevée en efficacité. Il est largement utilisé dans le stockage d'énergie électrique tels que le rasage de pointe et le remplissage de la vallée, l'alimentation d'urgence et la production d'énergie éolienne.

Ses principaux avantages sont les suivants: 1) Il a une énergie spécifique plus élevée (c'est-à-dire l'énergie électrique efficace par unité de masse ou un unité de volume de la batterie). Son énergie spécifique théorique est de 760Wh / kg, ce qui a en fait dépassé 150 whg / kg, 3-4 fois celui de la batterie au plomb-acide. 2) En même temps, il peut se décharger avec un courant important et une puissance élevée. Sa densité de courant de décharge peut généralement atteindre 200 à 300 mA / cm2, et il peut libérer 3 fois son énergie inhérente en un instant; 3) Efficacité élevée de charge et de décharge.

La batterie de soufre de sodium a également des lacunes. Sa température de travail est de 300 à 350 ℃, donc la batterie doit être chauffée et maintenue au chaud pendant le fonctionnement. Cependant, ce problème peut être résolu efficacement en utilisant la technologie d'isolation thermique à vide à haute performance.

6. Batterie en carbone de plomb
La batterie en carbone de plomb est une sorte de batterie d'acide de plomb capacitif, qui est une technologie évoluée à partir de la batterie d'acide de plomb traditionnelle. Il peut améliorer considérablement la durée de vie de la batterie d'acide de plomb en ajoutant du carbone actif au pôle négatif de la batterie.

La batterie en carbone de plomb est un nouveau type de super batterie, qui combine la batterie d'acide de plomb et le super condensateur: il donne non seulement un jeu aux avantages de la charge instantanée de grande capacité du super condensateur, mais donne également le jeu à l'énergie spécifique Avantage de la batterie d'acide de plomb, et a de très bonnes performances de charge et de décharge - elle peut être complètement chargée en 90 minutes (si la batterie d'acide de plomb est chargée et déchargée de cette manière, sa vie est inférieure à 30 fois). De plus, en raison de l'ajout de carbone (graphène), le phénomène de sulfatation de l'électrode négative est empêché, ce qui améliore un facteur de défaillance de la batterie dans le passé et prolonge la durée de vie de la batterie.

La batterie en carbone de plomb est un mélange de supercondensateur asymétrique et de batterie d'acide en plomb sous forme de connexion parallèle interne. En tant que nouveau type de super batterie, la batterie en carbone de plomb est une combinaison des technologies de batterie d'acide de plomb et de supercondensateur. Il s'agit d'une batterie de stockage d'énergie à double fonction avec des caractéristiques capacitives et des caractéristiques de la batterie. Par conséquent, il donne non seulement un jeu complet aux avantages de la charge de puissance instantanée super condensateur avec une grande capacité, mais donne également un jeu complet aux avantages énergétiques des batteries au plomb, qui peuvent être complètement chargées en une heure. Il a de bonnes performances de charge et de décharge. En raison de l'utilisation de la technologie du carbone de plomb, les performances de la batterie en carbone de plomb sont bien supérieures à celles de la batterie d'acide de plomb traditionnelle, qui peut être utilisée dans de nouveaux véhicules énergétiques, tels que les véhicules électriques hybrides, les vélos électriques et autres champs; Il peut également être utilisé dans le domaine du stockage de nouveaux énergies, comme la production d'énergie éolienne et le stockage d'énergie.