Hei acolo! În calitate de furnizor de sisteme de stocare a energiei bateriei (BESS), am văzut de prima dată importanța înțelegerii modului în care aceste sisteme funcționează și, mai important, ce le poate determina să se degradeze în timp. În acest blog, voi descompune principalele mecanisme de degradare ale unui BESS, astfel încât să puteți obține o mai bună înțelegere a modului de a vă menține sistemul în formă de top.
1. Degradarea chimică
Să începem cu aspectul cel mai fundamental: chimia din interiorul bateriei. Bateriile, în special cele de litiu, care sunt utilizate pe scară largă în Bess, se bazează pe reacții chimice pentru a depozita și elibera energie.
Formarea solidă - electrolit (SEI)
SEI este un strat subțire care se formează pe suprafața anodului în primele câteva cicluri de descărcare de încărcare. Este ca un scut de protecție care împiedică reacțiile suplimentare între electrolit și materialul anodului. Cu toate acestea, în timp, SEI poate crește. Pe măsură ce crește, consumă ioni de litiu de la electrolit, reducând cantitatea de litiu activ disponibil pentru depozitarea încărcării. Acest lucru duce la o scădere a capacității bateriei. Gândiți -vă la asta ca la o scurgere lentă într -un rezervor de apă; De -a lungul timpului, aveți mai puțină apă (sau în acest caz, ioni de litiu) cu care să lucrați.
Descompunerea electrolitului
Electrolitul dintr -o baterie este o componentă crucială care permite ionilor să se deplaseze între anod și catod. Dar nu este indestructibil. Temperaturile ridicate și supraîncărcarea pot face ca electrolitul să se descompună. Când se întâmplă acest lucru, poate forma bule de gaz și alte produse. Acestea prin - produsele pot bloca mișcarea ionilor, crescând rezistența internă a bateriei. Și pe măsură ce rezistența internă crește, bateria devine mai puțin eficientă la încărcare și descărcare. Puteți verificaSistem de panouri solare cu sistem de stocare a energiei bateriei cu litiuPentru a vedea cum lucrăm pentru atenuarea acestor probleme chimice în bateriile noastre cu litiu.
Degradarea materialelor catodice și anodice
Materialele catodului și anodului suferă, de asemenea, modificări în timp. De exemplu, în catodii de litiu - cobalt - oxid, ciclurile de încărcare repetate - pot determina schimbarea structurii cristaline a materialului. Acest lucru poate duce la pierderea site -urilor de intercalare a ionilor de litiu, ceea ce înseamnă că bateria nu poate stoca cât mai mulți ioni de litiu. În mod similar, materialul anod poate experimenta stres mecanic în timpul ciclismului, ceea ce duce la fisurare și pulverizare. Aceste modificări fizice reduc suprafața disponibilă pentru schimbul de ioni, degradând în continuare performanțele bateriei.
2. Degradarea termică
Temperatura joacă un rol imens în modul în care se degradează un bess. Bateriile sunt sensibile la temperaturi ridicate și scăzute.
Efecte ridicate - temperatură
Când o baterie funcționează la temperaturi ridicate, reacțiile chimice din interiorul acesteia se accelerează. Acest lucru poate suna ca un lucru bun la început, dar accelerează de fapt toate procesele de degradare despre care am vorbit mai devreme. Stratul SEI crește mai repede, electrolitul se descompune mai rapid, iar materialele catodice și anodice se degradează mai repede. Temperaturile ridicate pot provoca, de asemenea, fugit termic, o situație periculoasă în care temperatura bateriei crește necontrolat, ceea ce duce la un potențial foc sau explozie. Pentru a preveni acest lucru, deseori proiectăm sistemele noastre cu caracteristici avansate de gestionare termică înSistem de energie solară pentru invertor hibrid de pe grilă.
Efecte scăzute - temperatură
Pe de altă parte, temperaturile scăzute pot fi, de asemenea, o problemă. La temperaturi scăzute, vâscozitatea electrolitului crește, ceea ce face mai dificil pentru ioni să se deplaseze prin ea. Aceasta duce la o rezistență internă mai mare și la o putere redusă de putere. S -ar putea să observați că bateria dvs. nu funcționează la fel de bine într -o zi rece de iarnă. Este ca și cum ai încerca să te miști prin melasa groasă în loc de apă; Este nevoie de mult mai mult efort (sau în acest caz, energie) pentru a face lucrurile.
3. Degradarea mecanică
Bateriile nu se referă doar la chimie și temperatură; De asemenea, se confruntă cu provocări mecanice.
Expansiune și contracție
În timpul ciclurilor de încărcare - de descărcare, electrozii bateriei se extind și se contractă pe măsură ce ionii de litiu sunt introduși și îndepărtați. Această expansiune și contracție repetată pot provoca eforturi mecanice asupra electrozilor. De -a lungul timpului, acest stres poate duce la fisurarea și delaminarea materialelor electrodului. La fel ca o bucată de lemn care se aplecă constant înainte și înapoi, electrozii vor începe în cele din urmă să se descompună.
Vibrații și șoc
În unele aplicații, Bess poate fi expus la vibrații și șoc. De exemplu, dacă o baterie este instalată într -un vehicul sau o unitate de stocare a energiei mobile, aceasta va experimenta vibrații în timpul funcționării. Aceste vibrații pot provoca conexiuni libere în interiorul bateriei, crescând rezistența internă și potențial ducând la circuite scurte. Șocul, cum ar fi un impact brusc, poate deteriora, de asemenea, structura internă a bateriei, provocând daune ireversibile.
4. Degradarea electrică
Modul în care încărcăm și descărcăm o baterie poate avea un impact mare asupra duratei de viață.
Supraîncărcare și suprasolicitare
Supraîncărcarea unei baterii forțează prea mulți ioni de litiu în catod, ceea ce poate determina descompunerea materialului catodului. De asemenea, poate duce la formarea de metal de litiu pe anod, care reprezintă un pericol grav de siguranță. Pe de altă parte, supradispunerea poate determina catodul să elibereze prea mulți ioni de litiu, ceea ce duce la modificări structurale și pierderi de capacitate. Pentru a preveni aceste probleme, BESS -ul nostru vine cu sisteme de gestionare a bateriilor (BMS) care monitorizează și controlează procesele de încărcare și descărcare. Puteți afla mai multe despre modul în care funcționează BM -urile noastre înBaterii reîncărcabile Sistem de energie solară.
Încărcare neuniformă și descărcare
Într -un pachet de baterii, celulele individuale pot avea caracteristici ușor diferite. Dacă aceste celule nu sunt echilibrate în mod corespunzător în timpul încărcării și descărcării, unele celule pot fi supraîncărcate sau suprasolicitate, în timp ce altele sunt utilizate. Această încărcare și descărcare neuniformă poate accelera degradarea întregului baterie.
Cum abordăm aceste mecanisme de degradare
În calitate de furnizor BESS, lucrăm constant la soluții pentru combaterea acestor mecanisme de degradare. Folosim materiale avansate și procese de fabricație pentru a îmbunătăți stabilitatea materialelor catodice și anodice. Sistemele noastre de gestionare termică sunt concepute pentru a menține bateria la un interval de temperatură optim, indiferent dacă este cald sau rece afară. Și BMS -ul nostru este în continuă evoluție pentru a asigura chiar încărcarea și descărcarea celulelor individuale într -un pachet de baterii.
Dacă sunteți interesat să aflați mai multe despre sistemele noastre de stocare a energiei bateriei sau aveți întrebări despre cum să preveniți degradarea în propriul dvs. sistem, ne -ar plăcea să aflăm de la voi. Indiferent dacă sunteți proprietar de locuințe care caută o soluție fiabilă de stocare a energiei sau un proprietar de afaceri care planifică un proiect la scară largă, putem oferi Bess -ul potrivit pentru nevoile dvs. Ajungeți la noi pentru o consultație și să începem o conversație despre cum putem lucra împreună pentru a îndeplini cerințele dvs. de stocare a energiei.
Referințe
- Linden, D., & Reddy, TB (2002). Manual de baterii. McGraw - Hill.
- Tarascon, JM, & Armand, M. (2001). Probleme și provocări cu care se confruntă bateriile de litiu reîncărcabile. Nature, 414 (6861), 359 - 367.