Yn y broses o gyflymu'r trawsnewid byd -eang i ynni glân, mae pwysigrwydd systemau storio ynni fel cyswllt allweddol wrth gydbwyso cyflenwad a galw ynni a gwella sefydlogrwydd pŵer yn dod yn fwyfwy amlwg. Mae batris lithiwm, gyda'u manteision o ddwysedd ynni uchel, bywyd beicio hir, a chyfradd hunan -ollwng isel, wedi dod yn dechnoleg brif ffrwd ym maes storio ynni. Gydag arloesi parhaus o brosesau gwyddoniaeth deunyddiau a gweithgynhyrchu, maent yn parhau i gyflawni datblygiadau perfformiad a chwistrellu ysgogiad cryf i ddatblygiad y diwydiant storio ynni.
Mae 1 arloesedd materol yn gyrru gwella perfformiad
(1) Mae trawsnewid deunyddiau electrod positif yn ehangu terfyn uchaf dwysedd ynni
Yn aml, roedd batris lithiwm storio ynni cynnar yn defnyddio ffosffad haearn lithiwm (LFP) fel y deunydd electrod positif, sydd â diogelwch uchel a bywyd beicio hir, ond mae ei ddwysedd ynni yn gymharol isel, gan gyfyngu ar allu cyffredinol y system storio ynni. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae deunyddiau teiran nicel uchel fel NCM811 a'r NCA wedi dod i'r amlwg, gan wella dwysedd ynni batris yn sylweddol gyda chynnwys nicel uwch, gan gyrraedd 200-300 wh\/kg, sydd tua 50-100% yn uwch na deunyddiau ffosffon lithiwm traddodiadol. Fodd bynnag, mae deunyddiau teiran nicel uchel yn peri heriau o ran diogelwch a sefydlogrwydd thermol. I'r perwyl hwn, mae ymchwilwyr i bob pwrpas wedi gwella sefydlogrwydd strwythurol a gwell diogelwch deunyddiau trwy orchudd wyneb, dopio elfen, a thriniaethau addasu eraill. Er enghraifft, gall gorchuddio wyneb deunydd NCM811 gyda haen o alwminiwm ocsid (AL ₂ O3) atal trosglwyddiad cyfnod strwythurol y deunydd yn ystod gwefru a rhyddhau, lleihau'r risg o redeg thermol, a gwella diogelwch a pherfformiad beicio'r batri mewn amgylcheddau tymheredd uchel mewn amgylcheddau uchel.
Ar yr un pryd, mae deunydd ffosffad haearn manganîs lithiwm (LMFP), fel deunydd electrod positif sy'n dod i'r amlwg, yn cyfuno diogelwch ffosffad haearn lithiwm â nodweddion foltedd uchel ocsid manganîs lithiwm. Gall y dwysedd ynni damcaniaethol fod yn fwy na 200Wh\/kg, a disgwylir iddo wella dwysedd ynni wrth gynnal mantais cost a diogelwch ffosffad haearn lithiwm, gan ddod yn gyfeiriad datblygu pwysig ar gyfer deunyddiau electrod positif mewn batris lithiwm storio ynni yn y dyfodol.
(2) Uwchraddio deunyddiau electrod negyddol i wneud y gorau o berfformiad cynhwysfawr batris
Defnyddir deunyddiau electrod negyddol graffit traddodiadol yn helaeth mewn batris lithiwm oherwydd eu cronfeydd toreithiog, cost isel, a photensial mewnosod lithiwm isel. Fodd bynnag, dim ond 372mAh\/g yw ei allu damcaniaethol penodol, sy'n anodd cwrdd â'r galw pellach am ddwysedd ynni uchel mewn systemau storio ynni. Mae gan ddeunyddiau sy'n seiliedig ar silicon, fel cenhedlaeth newydd o ddeunyddiau electrod negyddol, allu penodol damcaniaethol o hyd at 4200mAh\/g, sydd fwy na 10 gwaith yn fwy na graffit ac wedi dod yn fan problemus ymchwil. Fodd bynnag, mae deunyddiau sy'n seiliedig ar silicon yn cael eu hehangu'n sylweddol (hyd at 300% -400%) yn ystod y broses gwefru a gollwng, gan arwain at faluriad materol a difrod strwythur electrod, a thrwy hynny effeithio ar fywyd beicio batri. Er mwyn datrys y broblem hon, mae ymchwilwyr wedi paratoi deunyddiau cyfansawdd carbon silicon trwy wasgaru gronynnau silicon nano yn unffurf mewn matrics carbon, gan ddefnyddio hyblygrwydd deunyddiau carbon i glustogi newid cyfaint silicon a gwella dargludedd y deunydd. Er enghraifft, gall y deunydd electrod negyddol cyfansawdd carbon silicon a baratowyd gan ddull dyddodi anwedd cemegol gyflawni oes feicio dros 1000 o weithiau wrth sicrhau capasiti penodol uchel, gan wella perfformiad cyffredinol y batri yn sylweddol. Yn ogystal, mae deunydd electrod negyddol lithiwm titanate (LTO) wedi cael ei ddefnyddio'n helaeth mewn senarios storio ynni gyda gofynion uchel iawn ar gyfer diogelwch a bywyd beicio oherwydd ei berfformiad diogelwch rhagorol, ei wefru cyflym a pherfformiad rhyddhau, a bywyd beicio hir iawn (hyd at 10000 gwaith neu fwy). Fodd bynnag, mae ei ddwysedd egni yn gymharol isel, tua 120-180 wh\/kg, sy'n cyfyngu ar ei hyrwyddiad ar raddfa fawr. Mae angen ymdrechion pellach i wella ei berfformiad trwy optimeiddio strwythur materol a dulliau eraill.
2 Optimeiddio prosesau gweithgynhyrchu i wella ansawdd batri
(1) Mae gwella'r broses baratoi electrod yn gwella cysondeb batri
Mae paratoi electrod yn gam hanfodol wrth gynhyrchu batris lithiwm, ac mae ei lefel dechnolegol yn effeithio'n uniongyrchol ar gysondeb perfformiad batri. Mae gan y broses cotio electrod draddodiadol broblemau fel trwch cotio anwastad a dosbarthiad gronynnau anghyson, sy'n arwain at gyfraddau ymateb gwahanol mewn gwahanol rannau o'r batri wrth wefru a rhyddhau, gan effeithio ar berfformiad a hyd oes y batri. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, gyda datblygiad prosesau cotio manwl uchel fel cotio hollt a gorchudd trosglwyddo, gellir cyflawni rheolaeth fanwl gywir ar drwch cotio electrod, gyda gwyriadau yn cael eu rheoli o fewn ± 2 μ m, gan wella unffurfiaeth a chysondeb haenau electrod i bob pwrpas. Ar yr un pryd, mae technoleg dreigl uwch yn cael ei mabwysiadu i reoli paramedrau yn union fel pwysau a chyflymder rholio, a all drefnu gronynnau deunydd electrod yn dynn, gwella dwysedd cywasgu electrod, a thrwy hynny wella dwysedd ynni batri. Er enghraifft, ar linell gynhyrchu batri lithiwm storio ynni ar raddfa fawr, cynyddodd y defnydd o orchudd hollt a thechnoleg wasgu rholio manwl uchel ddwysedd ynni'r batri 10%-15%, ac roedd gwyriad cysondeb gallu yr un swp o fatri yn llai nag 1%, yn gwella'r sefydlogrwydd.
(2) Mae technoleg cydosod batri a phecynnu yn sicrhau diogelwch batri
Mae'r broses ymgynnull a phecynnu batri yn hanfodol ar gyfer sicrhau diogelwch a bywyd gwasanaeth batris lithiwm. Yn y broses o ymgynnull batri, cyflwynir technoleg weldio laser awtomatig. O'i gymharu â weldio gwrthiant traddodiadol, mae gan weldio laser fanteision wythïen weldio cul, parth bach yr effeithir arno gan wres, a chryfder weldio uchel. Gall gyflawni cysylltiad o ansawdd uchel rhwng terfynellau batri a bariau bysiau, lleihau ymwrthedd cyswllt, lleihau ffenomen gwresogi batris wrth wefru a gollwng, a gwella diogelwch batri. Yn y broses becynnu, defnyddir deunyddiau rhwystr uchel a thechnegau selio datblygedig, megis technoleg pecynnu ffilm cyfansawdd alwminiwm-plastig, i atal amhureddau allanol yn effeithiol fel lleithder ac ocsigen rhag mynd i mewn i'r batri, osgoi cyrydiad, chwyddo, a phroblemau eraill, ac ymestyn bywyd gwasanaeth y batri. Yn ogystal, mae rhai batris lithiwm storio ynni pen uchel hefyd yn integreiddio tymheredd, pwysau a synwyryddion eraill y tu mewn i'r pecyn i fonitro statws mewnol y batri mewn amser real. Unwaith y bydd annormaleddau'n digwydd, gellir cymryd mesurau amddiffynnol mewn modd amserol i wella diogelwch batri ymhellach.
3 Uwchraddio Deallus y System Rheoli Batri
(1) Monitro a Rheoli Cywir Gwella perfformiad batri
Mae'r System Rheoli Batri (BMS), fel "ymennydd" batris lithiwm, yn chwarae rhan hanfodol mewn systemau storio ynni. Mae'r cenhedlaeth newydd BMS yn mabwysiadu synwyryddion manwl uchel ac algorithmau datblygedig, a all fonitro paramedrau allweddol fel foltedd batri, cerrynt, tymheredd, cyflwr gwefr (SOC), a chyflwr iechyd (SOH) mewn amser real ac yn gywir. Er enghraifft, trwy ddefnyddio algorithm hidlo Kalman i brosesu foltedd batri a data cyfredol, gellir gwella cywirdeb amcangyfrif SOC o fewn ± 3%, gan ddarparu sylfaen gywir ar gyfer codi tâl batri a rhyddhau. Ar yr un pryd, mae BMS yn ddeallus yn rheoli gwefru a rhyddhau batris yn seiliedig ar fonitro data, gan addasu'r cerrynt gwefru a'r foltedd yn ddeinamig er mwyn osgoi codi gormod a gor -charu, gan ymestyn bywyd beicio batri i bob pwrpas. Mewn gorsaf bŵer ynni fawr, mae mabwysiadu BMS deallus wedi ymestyn oes beicio batris lithiwm 20% -30%, gan leihau costau gweithredu a chynnal a chadw'r system storio ynni.
(2) System Gwella Dibynadwyedd ar gyfer Diagnosis Diffyg a Rhybudd Cynnar
Mae gan BMS Deallus swyddogaethau diagnosis a rhybuddio nam pwerus. Trwy ddadansoddiad manwl o ddata gweithredu batri, gellir canfod peryglon namau posibl y batri mewn modd amserol a gellir cyhoeddi rhybuddion ymlaen llaw. Er enghraifft, trwy ddefnyddio algorithmau dysgu peiriannau i ddysgu a hyfforddi data batri hanesyddol, gellir sefydlu model rhagfynegiad namau batri. Pan fydd y batri yn profi annormaleddau, gall y model bennu math a difrifoldeb y nam yn gyflym, gan ddarparu gwybodaeth ddiagnosis nam cywir ar gyfer personél gweithredu a chynnal a chadw, hwyluso mesurau cynnal a chadw amserol, ac osgoi ehangu'r nam. Yn ogystal, gall BMS hefyd gyfnewid data gyda llwyfan monitro'r system storio ynni, uwchlwytho gwybodaeth statws batri amser real i'r cwmwl, a gall personél gweithredu a chynnal a chadw weld statws gweithredu batri unrhyw bryd ac unrhyw le trwy apiau symudol neu derfynellau cyfrifiadurol, cyflawni monitro a rheoli o bell, a gwella'r dibynadwyedd a'r system ynni.