Taghadh Structar Bataraidh airson Suidheachaidhean Cosgais is Sgaoilidh Àrd-Ìre: Cruachadh no Lùbadh?

Chaidh a stèidheachadh ann an 2002, a’ speisealachadh ann an saothrachadh uidheamachd conaltraidh agus amalachadh stòraidh lùtha, agus na chom-pàirtiche earbsach aig ceithir prìomh obraichean teile-chonaltraidh Shìona.

Nuair a dh’fheumas siostam stòraidh lùtha toradh cumhachd àrd, freagairt aig ìre millisecond, agus obrachadh seasmhach fad-ùine a lìbhrigeadh aig an aon àm, chan e dìreach cùis pròiseas saothrachaidh a th’ ann an dealbhadh structarail bataraidh tuilleadh. An àite sin, bidh e na phrìomh pharaimeadar siostaim a tha a’ dearbhadh smachd strì an aghaidh a-staigh, èifeachdas riaghlaidh teirmeach, agus beatha cearcall. Gu sònraichte ann an suidheachaidhean cosgais/sgaoilidh de 3C–10C agus os a chionn, tha buaidh dhìreach aig structar a-staigh nan ceallan air sgaoileadh an aghaidh, poilearachd dealan-cheimigeach, slighean sgaoilidh teas, agus riaghladh cuideam meacanaigeach.

Do innleadairean a tha an sàs ann an taghadh siostam stòraidh lùtha, tuigse fhaighinn air na prìomh eadar-dhealachaidhean eadar bataraidhean lithium cruachta agus ceallan lotan fo chumhachan obrachaidh aig ìre àrd tha e riatanach dealbhadh siostam earbsach a choileanadh.

Bidh an t-artaigil seo a’ dèanamh mion-sgrùdadh siostamach air coileanadh teicnigeach diofar structaran bataraidh ann an tagraidhean àrd-astar bho iomadh sealladh, a’ gabhail a-steach slighe an t-srutha, bacadh electroceimiceach, giùlan teirmeadainimigeach, cuideam structarail, agus co-chòrdalachd amalachadh siostam. Bidh e cuideachd a’ sgrùdadh an luach innleadaireachd practaigeach ann an dealbhadh thoraidhean stòraidh lùtha san t-saoghal fhìor.

1. Innealan Ceangail Dealan-cheimigeach-Structarail fo Chumhachan Àrd-Ìre

Fo chumhachan ìre ìosal (≤1C), tha call bholtaids bataraidh a’ tighinn sa mhòr-chuid bhon aghaidh-sheasmhachd a tha aig stuthan agus an aghaidh-sheasmhachd còmhdhail ianach an electrolyte, agus tha buaidh eadar-dhealachaidhean structarail car cuingealaichte.
Ach, aon uair ‘s gu bheil an ìre nas àirde na 3C, strì an aghaidh ohmic (Rₒ), strì an aghaidh gluasad-luchd (Rct), agus bidh poilearachd dùmhlachd ag àrdachadh gu luath, agus tha duilgheadas sgaoileadh neo-chothromach an t-srutha taobh a-staigh na cealla a’ tòiseachadh a’ nochdadh.

Faodar bholtaids crìochnachaidh bataraidh a chur an cèill mar:

far a bheil Rₒ tha ceangal làidir aige ri fad slighe an t-srutha anns a’ chruinneadair sruth electrod.

Ann an structar fillte, thèid sruth a thar-chur air feadh fad na duilleige electrod, agus mar thoradh air sin bidh slighe còmhdhail electron car fada ann. An coimeas ri sin, bidh structar cruachta a’ cleachdadh iomadh taba ceangailte ann an co-shìnte gus an sruth a roinn, a’ leigeil leis a dhol tron ​​electrod ann an taobh an tighead, a’ giorrachadh astar còmhdhail electron gu mòr. Fo sgaoileadh cuisle aig ìre àrd, tha an diofar seo ann an slighe an t-srutha air a nochdadh gu dìreach ann an tuiteam bholtaids agus dian gineadh teas.

Bidh deuchainnean innleadaireachd gu tric a’ sealltainn nuair a bhios an ìre sgaoilidh ag àrdachadh bho 1C gu 5C,
Tha leathad gu math nas géire aig lùb àrdachadh teòthachd cheallan lotan na tha aig ceallan cruachta, a’ nochdadh
dùmhlachd nas follaisiche de dhlùths sruth a-staigh. Chan e a-mhàin gu bheil buaidh dùmhlachd sa bhad aig a’ bhuaidh seo
èifeachdas, ach cuideachd a’ luathachadh crìonadh film SEI, agus mar sin a’ lughdachadh beatha a’ chearcaill.

2. Feartan Teicnigeach agus Cuingealachaidhean Àrd-Ìre Structar an Leòin

’S e am pròiseas lùbaidh an t-slighe teicneòlach as aibidh ann an gnìomhachas bataraidhean lithium agus tha e gu sònraichte freagarrach airson ceallan siolandair agus cuid de cheallan prismatic. ’S e am prìomh fheart aige gu bheil an catod, an dealaiche, agus an anod air an lùbadh gu leantainneach ann an sreath de catod-sgaradair-anode-sgaradair gus structar jelly-roll a chruthachadh.

Tha grunn bhuannachdan aig an dealbhadh seo, nam measg èifeachdas saothrachaidh àrd, uidheamachd aibidh, cosgais a ghabhas smachdachadh, agus deagh cunbhalachd.

Ach, fo thagraidhean aig ìre àrd, tha grunn chuingealachaidhean corporra mu choinneamh structaran lotan a tha duilich a sheachnadh.

A’ chiad, dealbhadh aon-tab no dealbhaidhean le tabaichean cuibhrichte faodaidh sin leantainn gu dùmhlachd srutha. Nuair a thèid sruth àrd tron ​​chill, bidh an sruth buailteach sruthadh gu roghnach tro roinnean faisg air na tabaichean, a’ cruthachadh àiteachan teth ionadail.

San dàrna àite, làthaireachd a cridhe falamh meadhanach a’ lughdachadh cleachdadh toirt-mheudach, a’ cuingealachadh an rùm airson tuilleadh leasachaidh ann an dùmhlachd lùtha.

San treas àite, bidh lùbadh dhuilleagan electrode rè a’ phròiseas lùbach a’ toirt a-steach cuideam meacanaigeach a tha air fhàgail, a tha a’ dèanamh call stuth gnìomhach nas dualtaiche rè rothaireachd tric aig ìre àrd.

Ged a dh’ fhaodadh teicneòlasan lùbadh is ro-lùbadh ioma-chluais cuid de na cùisean sin a lughdachadh, tha an structar nàdarrach fhathast ag adhbhrachadh slighean còmhdhail dealanach a tha car fada agus ga dhèanamh duilich an aghaidh a-staigh a lughdachadh gu mòr. Mar sin, ann an tagraidhean far a bheil coileanadh àrd-ìre mar phrìomh amas, tha structaran lùbte mean air mhean a’ toirt slighe do structaran cruachta.

3. Buannachdan Structarail agus Bunait Fhisigeach Bataraidhean Lithium Cruaichte

Bataraidhean lithium cruachta air an togail le bhith a’ cur sreathan de chatodan, dealadairean, agus anodan aon às dèidh a chèile. Tha na prìomh bhuannachdan aca anns na slighean gnàthach air an leasachadh agus sgaoileadh cuideam nas co-ionnan.

An toiseach, bho shealladh sgaoileadh gnàthach, mar as trice bidh structaran cruachta a’ cleachdadh iomadh taba aig an aon àm, a’ comasachadh sgaoileadh srutha nas cunbhalaiche thar plèana an electrod. Bidh sruth a’ dol tro shreathan an electrod ann an taobh an tighead, a’ giorrachadh na slighe gu mòr agus mar sin a’ lughdachadh an aghaidh ohmic. Ann an suidheachaidhean sgaoilidh gu h-àrd 5C, bidh an leasachadh a thig às an sin ann an tuiteam bholtaids gu sònraichte follaiseach.

San dàrna àite, a thaobh riaghladh teirmeach, leigidh rèiteachadh sreathan an structair cruachta le gineadh teas a bhith nas co-ionnan, agus aig an aon àm a’ cuir às don raon cruinneachaidh teas air adhbhrachadh leis a’ chridhe falamh ann an ceallan lotan. Bidh an sgaoileadh teirmeach nas co-ionnan seo a’ lughdachadh cunnart cus teasachadh ionadail agus a’ toirt seachad bunait raon teirmeach nas fàbharach airson dealbhadh siostam fuarachaidh leaghaidh no fuarachaidh èadhair aig ìre modal.

San treas àite, a thaobh seasmhachd meacanaigeach, bidh structaran cruachta a’ seachnadh lùbadh electrode agus a’ toirt seachad sgaoileadh cuideam nas cothromaiche.
Rè rothaireachd aig ìre àrd, bidh tricead leudachadh is crìonadh an electrod ag àrdachadh. Faodaidh an dealbhadh cruachta cunnart deformachadh an dealaiche agus cuairtean goirid beaga air adhbhrachadh le dùmhlachd cuideam a lughdachadh. Tha dàta deuchainneach a’ sealltainn, fon aon shiostam stuthan, gu bheil ceallan cruachta mar as trice a’ nochdadh ìre gleidhidh comas còrr is 10% nas àirde na ceallan lotan ann an deuchainnean cearcall àrd-ìre.

4. Cudromachd Dlùths Lùtha agus Cleachdadh Àite aig Ìre an t-Siostaim

Ann an dealbhadh siostam stòraidh lùtha, chan e a-mhàin gu bheil dùmhlachd lùtha a’ toirt buaidh air paramadairean cealla singilte, ach cuideachd air dealbhadh iomlan a’ chaibineit agus eaconamachd a’ phròiseict. Bidh cridhe falamh meadhanach cheallan fillte a’ lughdachadh cleachdadh toirteil gu neo-sheachanta, ach bidh structaran cruachta a’ leasachadh èifeachdas lìonadh àite tro chruachadh sreath rèidh.

Tha an dà chuid teòiridh agus cleachdadh practaigeach a’ sealltainn gum faod structaran cruachta timcheall air Dùmhlachd lùtha toirteil 5%–10% nas àirde.

Airson siostaman stòraidh lùtha malairteach is gnìomhachais, tha an leasachadh seo ag eadar-theangachadh gu:

• Àrd-ìre kWh/m³
• Dealbhadh caibineat stòraidh nas dlùithe
• Riatanasan nas ìsle airson àite san t-seòmar uidheamachd
• Structar cosgais còmhdhail is stàlaidh nas fheàrr

Nuair a ruigeas sgèile an t-siostaim an Ìre MWh, faodar an leasachadh ann an cleachdadh àite a thig bho eadar-dhealachaidhean structarail a thionndadh gu buannachdan cosgais innleadaireachd mòra.

5. Dùbhlain Theicnigeach a’ Phròiseis Cruachaidh agus Gluasadan Gnìomhachais

Tha feum aig a’ phròiseas cruachaidh air mionaideachd àrd uidheamachd, tha ùine riochdachaidh nas slaodaiche aige na lùbadh, agus tha tasgadh tùsail uidheamachd nas àirde an sàs. Ach, le inbheachd innealan cruachaidh aig astar luath, siostaman co-thaobhadh lèirsinn, agus uidheam gearraidh is cruachaidh amalaichte, tha a èifeachdas air a leasachadh gu mòr. Tha cuid de uidheamachd adhartach air èifeachdas cruachaidh a thoirt faisg air èifeachdas phròiseasan lùbach mu thràth.

A bharrachd air sin, nochd teicneòlas electrode tioram agus teicneòlasan amalaichte cruach-gaoithe hibrid a’ comasachadh structaran cruachta gus buannachdan coileanaidh a chumail suas agus aig an aon àm a’ lughdachadh a’ bheàirn cosgais mean air mhean.

Cha bhith farpais san àm ri teachd dìreach na chùis cruachadh an aghaidh lùbadh, ach na sireadh a’ chothromachaidh as fheàrr eadar èifeachdas agus coileanadh saothrachaidh.

6. Bho Structar Cealla gu Amalachadh Innleadaireachd aig Ìre an t-Siostaim

Ann an tagraidhean stòraidh lùtha, feumar beachdachadh air roghainn structar cealla ann an co-òrdanachadh le dealbhadh aig ìre an t-siostaim.

Bidh ceallan cruachta le strì ìosal a’ coileanadh nas fheàrr ann an suidheachaidhean leudachaidh co-shìnte, a’ tabhann cunbhalachd bholtaids nas fheàrr agus ga dhèanamh nas fhasa don BMS coileanadh Measadh SOC agus smachd cothromachaidhAig an aon àm, tha na feartan cuairteachaidh teirmeach aca nas freagarraiche do na h-iarrtasan luath cosgais/sgaoilidh de shiostaman inverter àrd-chumhachd.

Anns an dealbhadh siostam stòraidh lùtha modúlach againn, bidh sinn a’ gabhail ri fuasgladh bataraidh lithium-ion cruachail a tha a’ cothlamadh structaran cealla àrd-choileanaidh le BMS tuigseach gus leudachadh comas sùbailte agus toradh àrd-ìre seasmhach a choileanadh. Tha an siostam a’ toirt taic do chosgais is sgaoileadh luath, tha beatha cearcall fada agus glè bheag de chumail suas aige, agus tha e freagarrach airson stòradh lùtha malairteach is gnìomhachais, amalachadh stòraidh PV, agus tagraidhean cumhachd cùl-taic àrd-chumhachd.

Chan e a-mhàin gu bheil an dealbhadh modúlach a’ lughdachadh cuideam tasgaidh ro-làimh, ach tha e cuideachd a’ dèanamh leudachadh comas san àm ri teachd nas goireasaiche.

7. Lòdaig Co-dhùnaidh Innleadaireachd airson Taghadh Structar

Ann an cleachdadh innleadaireachd, bu chòir taghadh structarail a mheasadh gu coileanta stèidhichte air na tomhasan a leanas:

• Ma tha an tagradh sa mhòr-chuid ìre ìosal agus mothachail air cosgais, tha buannachdan aibidh agus èifeachdais cosgais aig structar nan lotan.
• Ma tha feum aig an t-siostam air cuislean àrd-shruth tric, comas cosgais/sgaoilidh luath, no beatha cearcall fada, tha buannachdan teicnigeach nas làidire aig an structar cruachta.
• Ma thèid am pròiseact air adhart dùmhlachd cumhachd àrd agus dealbhadh nas dlùithe, tha an structar cruachta nas fheàrr a thaobh cleachdadh àite agus riaghladh teirmeach.

Is e brìgh nan tagraidhean ìre àrd prìomhachas cumhachd seach prìomhachas comas.
Nuair a ghluaiseas amas an t-siostaim bho stòradh lùtha sìmplidh gu taic cumhachd agus freagairt dhinimigeach, is e an roghainn de structar bataraidh feumaidh e gluasad a dh’ionnsaigh strì an aghaidh a-staigh nas ìsle agus cunbhalachd nas àirde.

Structar 'S e Farpaiseachd ann an Linn nan Reataichean Àrda

Le a slighean sruth nas giorra, sgaoileadh teirmeach nas cunbhalaiche, agus seasmhachd meacanaigeach nas fheàrr, a ' bataraidh lithium cruachta ga chleachdadh barrachd is barrachd ann an tagraidhean àrd-ìre.

Do chompanaidhean a tha a’ dealbhadh siostaman stòraidh lùtha no ag ùrachadh am bathar, chan e a-mhàin cùis theicnigeach a th’ ann a bhith a’ taghadh an structar bataraidh cheart, ach cuideachd cùis earbsachd fad-ùine agus toradh pròiseict air tasgadh.