Интихоби сохтори батарея барои сенарияҳои пуркунии баланд ва холӣ кардани батарея: ҷамъкунӣ ё печондани он?

Ширкати соли 2002 таъсис ёфтааст, ки дар истеҳсоли таҷҳизоти коммуникатсионӣ ва ҳамгироии нигоҳдории энергия тахассус дорад ва шарики боэътимоди чор оператори бузурги телекоммуникатсионии Чин мебошад.

Вақте ки системаи нигоҳдории энергия бояд ҳамзамон қувваи баланди барқ, вокуниши сатҳи миллисония ва кори устувори дарозмуддатро таъмин кунад, тарҳи сохтории батарея дигар танҳо масъалаи раванди истеҳсолӣ нест. Баръакс, он ба параметри асосии система табдил меёбад, ки назорати муқовимати дохилӣ, самаранокии идоракунии гармӣ ва мӯҳлати хизмати давраро муайян мекунад. Хусусан дар сенарияҳои пуркунӣ/хомӯшкунии... 3C–10C ва болотар аз он, сохтори дохилии ҳуҷайра мустақиман ба тақсимоти муқовимат, поляризатсияи электрохимиявӣ, роҳҳои паҳншавии гармӣ ва идоракунии фишори механикӣ таъсир мерасонад.

Барои муҳандисоне, ки бо интихоби системаҳои нигоҳдории энергия машғуланд, дарки фарқиятҳои асосии байни батареяҳои литийи печонидашуда ва ҳуҷайраҳои захмӣ дар шароити кори баландсуръат барои ноил шудан ба тарҳрезии боэътимоди система муҳим аст.

Ин мақола ба таври систематикӣ самаранокии техникии дастгоҳҳои гуногунро таҳлил мекунад. сохторҳои батарея дар барномаҳои баландсуръат аз нуқтаи назари гуногун, аз ҷумла роҳи ҷорӣ, импеданси электрохимиявӣ, рафтори термодинамикӣ, фишори сохторӣ ва мутобиқати ҳамгироии система. Он инчунин арзиши амалии муҳандисии онҳоро дар тарҳрезии маҳсулоти нигоҳдории энергия дар ҷаҳони воқеӣ меомӯзад.

1. Механизмҳои пайвасткунии электрохимиявӣ-структурӣ дар шароити баландсуръат

Дар шароити пастсуръат (≤1C), талафоти шиддати батарея асосан аз муқовимати дохилии маводҳо ва муқовимати интиқоли ионии электролит ба вуҷуд меояд, дар ҳоле ки таъсири фарқиятҳои сохторӣ нисбатан маҳдуд аст.
Аммо, вақте ки меъёр аз ҳад зиёд аст 3C, муқовимати омӣ (Rₒ), муқовимати интиқоли заряд (Rct), ва поляризатсияи консентратсия босуръат меафзояд ва мушкили тақсимоти нобаробари ҷараён дар дохили ҳуҷайра ба миён меояд.

Шиддати терминалҳои батареяро чунин ифода кардан мумкин аст:

ки дар Rₒ бо дарозии роҳи ҷараён дар коллектори ҷараёни электрод хеле алоқаманд аст.

Дар сохтори печонидашуда, ҷараён дар тӯли варақаи электрод интиқол дода мешавад, ки дар натиҷа роҳи нисбатан дарози интиқоли электрон ба вуҷуд меояд. Баръакс, сохтори қабат-қабат барои тақсим кардани ҷараён аз якчанд ҷадвалҳои ба таври мувозӣ пайвастшуда истифода мебарад, ки ба он имкон медиҳад, ки аз электродҳо дар самти ғафсӣ гузарад ва масофаи интиқоли электронро ба таври назаррас кӯтоҳ мекунад. Дар зери разряди импулси баландсуръат, ин фарқият дар роҳи ҷараён мустақиман дар паст шудани шиддат ва шиддати тавлиди гармӣ инъикос меёбад.

Санҷишҳои муҳандисӣ аксар вақт нишон медиҳанд, ки вақте ки суръати холӣшавӣ аз 1C ба 5C,
каҷхати баландшавии ҳарорат дар ҳуҷайраҳои захмӣ нисбат ба ҳуҷайраҳои қабат-қабат нишебии назаррас дорад, ки нишон медиҳад
консентратсияи возеҳтари зичии ҷараёни дохилӣ. Ин таъсири консентратсия на танҳо ба фаврӣ таъсир мерасонад
самаранокӣ, балки инчунин вайроншавии плёнкаи SEI-ро суръат мебахшад ва бо ин васила мӯҳлати давраи давраро кам мекунад.

2. Хусусиятҳои техникӣ ва маҳдудиятҳои баланди сохтори захм

Раванди печкунӣ роҳи пешрафтаи технологӣ дар саноати батареяи литий буда, махсусан барои ҳуҷайраҳои силиндрӣ ва баъзе ҳуҷайраҳои призматӣ мувофиқ аст. Хусусияти асосии он дар он аст, ки катод, ҷудокунанда ва анод пайваста дар пайдарпайии ... печонида мешаванд. катод-ҷудокунанда-анод-ҷудокунанда барои ташкил додани сохтори желе-рол.

Ин тарҳ якчанд бартариҳо дорад, аз ҷумла самаранокии баланди истеҳсолӣ, таҷҳизоти пухта, арзиши назоратшаванда ва мувофиқати хуб.

Аммо, дар сурати истифодаи босуръати баланд, сохторҳои захмӣ бо як қатор маҳдудиятҳои ҷисмонӣ рӯбарӯ мешаванд, ки пешгирӣ карданашон душвор аст.

Якум, тарҳҳои якҷадвалӣ ё маҳдуди ҷадвалӣ метавонад ба консентратсияи ҷараён оварда расонад. Вақте ки ҷараёни баланд аз ҳуҷайра мегузарад, ҷараён майл дорад, ки аз минтақаҳои наздики ҷадвалбандҳо ба таври афзалиятнок ҷорӣ шавад ва нуқтаҳои гарми маҳаллиро ба вуҷуд орад.

Дуюм, мавҷудияти ядрои ковокии марказӣ истифодаи ҳаҷмӣ-ҳаҷмиро кам мекунад ва фазои беҳтар кардани минбаъдаи зичии энергияро маҳдуд мекунад.

Сеюм, хам кардани варақаҳои электрод ҳангоми печкунӣ муаррифӣ мешавад фишори механикии боқимонда, ки эҳтимолияти рехтани маводи фаъолро ҳангоми даврзании зуд-зуд бо суръати баланд бештар мекунад.

Гарчанде ки технологияҳои печонидани бисёрҷабҳа ва пеш аз хам кардан метавонанд баъзе аз ин мушкилотро ҳал кунанд, сохтори дохилӣ то ҳол боиси роҳҳои нисбатан дарози интиқоли электрон мегардад ва коҳиш додани муқовимати дохилиро ба таври назаррас душвор мегардонад. Аз ин рӯ, дар барномаҳое, ки иҷрои баландсуръат ҳадафи асосӣ аст, сохторҳои печонидашуда тадриҷан ҷойро ба сохторҳои қабат-қабат дода истодаанд.

3. Афзалиятҳои сохторӣ ва асосҳои физикии батареяҳои литийии қабат-қабат

Батареяҳои литийии яклухт бо роҳи қабат-қабат ҷойгир кардани катодҳо, ҷудокунандагон ва анодҳо як ба як сохта мешаванд. Бартариҳои асосии онҳо дар он аст, ки роҳҳои ҷорӣ оптимизатсияшуда ва тақсимоти якхелаи стресс.

Аввалан, аз нуқтаи назари тақсимоти ҷорӣ, сохторҳои қабатӣ одатан истифода мебаранд якчанд ҷадвалбандҳо ба таври мувозӣ, тақсимоти якхелаи ҷараёнро дар сатҳи электрод фароҳам меорад. Ҷараён аз қабатҳои электрод дар самти ғафсӣ мегузарад, ки масирро ба таври назаррас кӯтоҳ мекунад ва бо ин васила муқовимати омро коҳиш медиҳад. Дар сенарияҳои разряди дар боло зикршуда 5C, беҳбудии дар натиҷаи паст шудани шиддат махсусан намоён мегардад.

Дуюм, аз нигоҳи идоракунии гармӣ, тартиби қабатбандии сохтори қабат-қабат имкон медиҳад, ки тавлиди гармӣ яксонтар бошад ва дар айни замон минтақаи ҷамъшавии гармиро, ки аз сабаби ядрои холӣ дар ҳуҷайраҳои захм ба вуҷуд омадааст, аз байн барад. Ин тақсимоти яксонтари гармӣ хатари аз ҳад зиёд гарм шудани маҳаллиро коҳиш медиҳад ва заминаи мусоиди майдони гармиро барои тарҳрезии системаи хунуккунии моеъ ё хунуккунии ҳаво дар сатҳи модул фароҳам меорад.

Сеюм, аз ҷиҳати устувории механикӣ, сохторҳои қабат-қабат аз хамшавии электродҳо худдорӣ мекунанд ва тақсимоти яксонтари фишорро таъмин мекунанд.
Ҳангоми даврзании суръати баланд, басомади васеъшавӣ ва кашиши электрод меафзояд. Тарҳи қабатбандишуда метавонад хатари деформатсияи ҷудокунанда ва микросхемаҳои кӯтоҳро, ки аз консентратсияи шиддат ба вуҷуд меоянд, коҳиш диҳад. Маълумоти таҷрибавӣ нишон медиҳанд, ки дар зери ҳамон як системаи мавод, ҳуҷайраҳои қабатбандишуда одатан ... нишон медиҳанд. сатҳи нигоҳдории иқтидор беш аз 10% баландтар аст нисбат ба ҳуҷайраҳои захмӣ дар озмоиши давраи баландсуръат.

4. Аҳамияти сатҳи системавии зичии энергия ва истифодаи фазо

Дар тарҳрезии системаи нигоҳдории энергия, зичии энергия на танҳо ба параметрҳои як ҳуҷайра, балки ба тарҳи умумии шкаф ва иқтисоди лоиҳа низ таъсир мерасонад. Ядрои холии марказии ҳуҷайраҳои захмӣ ногузир истифодаи ҳаҷмиро коҳиш медиҳад, дар ҳоле ки сохторҳои қабатӣ самаранокии пур кардани фазо тавассути қабатҳои ҳамворро беҳтар мекунанд.

Ҳам назария ва ҳам татбиқи амалӣ нишон медиҳанд, ки сохторҳои қабат-қабат метавонанд тақрибан ба даст оранд Зичии энергияи ҳаҷмӣ 5%–10% баландтар.

Барои системаҳои нигоҳдории энергияи тиҷоратӣ ва саноатӣ, ин беҳбудӣ ба инҳо маъно дорад:

• Бештар кВт/м³
• Тарҳи шкафи нигоҳдории компакттар
• Талаботи камтари фазои утоқи таҷҳизот
• Сохтори беҳтари хароҷоти нақлиёт ва насб

Вақте ки миқёси система ба ҳадди аксар мерасад Сатҳи МВт/соат, беҳбуди истифодаи фазо, ки аз сабаби фарқиятҳои сохторӣ ба вуҷуд омадааст, метавонад ба бартариҳои назарраси хароҷоти муҳандисӣ табдил ёбад.

5. Мушкилоти техникии раванди ҷамъкунӣ ва тамоюлҳои соҳа

Раванди ҷамъкунӣ дақиқии баланди таҷҳизотро талаб мекунад, нисбат ба печондани он вақти нисбатан сусттари истеҳсолот дорад ва сармоягузории ибтидоии таҷҳизоти баландтарро дар бар мегирад. Аммо, бо камолоти... мошинҳои боркунии баландсуръат, системаҳои ҳамоҳангсозии биноӣ ва таҷҳизоти ҳамгирошудаи буриш ва боркунӣ, самаранокии он ба таври назаррас беҳтар шудааст. Баъзе таҷҳизоти пешрафта аллакай самаранокии қабатбандиро ба равандҳои печкунӣ наздик кардаанд.

Илова бар ин, пайдоиши технологияи электроди хушк ва технологияҳои муттаҳидшудаи гибридии стек-шамол ба сохторҳои қабат-қабат имкон медиҳад, ки бартариҳои иҷроишро нигоҳ доранд ва дар айни замон тадриҷан тафовути хароҷотро кам кунанд.

Рақобати оянда дигар на танҳо масъалаи ҷамъ кардан ё печондан, балки ҷустуҷӯи тавозуни беҳтарин байни самаранокӣ ва иҷрои истеҳсолот.

6. Аз сохтори ҳуҷайра то ҳамгироии муҳандисии сатҳи системавӣ

Дар барномаҳои нигоҳдории энергия, интихоби сохтори ҳуҷайра бояд дар ҳамоҳангӣ бо тарҳрезии сатҳи система ба назар гирифта шавад.

Ҳуҷайраҳои қабатбандишудаи дорои муқовимати паст дар сенарияҳои васеъкунии параллелӣ беҳтар кор мекунанд, ки мувофиқати беҳтари шиддатро таъмин мекунанд ва кори BMS-ро осонтар мекунанд Баҳодиҳии SOC ва назорати мувозинатДар айни замон, хусусиятҳои тақсимоти гармии онҳо барои талаботи зуди пуркунӣ/холӣ кардани системаҳои инвертерии пуриқтидор беҳтар мувофиқанд.

Дар тарҳрезии системаи модулии нигоҳдории энергия, мо як маҳлули батареяи литий-ионии ҳамбасташаванда ки сохторҳои ҳуҷайраҳои баландсифатро бо BMS интеллектуалӣ муттаҳид мекунад, то васеъшавии чандирии иқтидор ва баромади устувори суръати баландро ба даст орад. Система пуркунии зуд ва холӣ кардани барқро дастгирӣ мекунад, мӯҳлати хизмати дарозмуддат ва нигоҳдории камро дорад ва барои... мувофиқ аст нигоҳдории энергияи тиҷоратӣ ва саноатӣ, ҳамгироии нигоҳдории фотоэлектрикӣ ва барномаҳои эҳтиётии нерӯи барқи баланд.

Тарҳи модулӣ на танҳо фишори сармоягузории аввалияро коҳиш медиҳад, балки васеъ кардани иқтидорро дар оянда низ қулайтар мегардонад.

7. Мантиқи қабули қарорҳои муҳандисӣ барои интихоби сохтор

Дар амалияи муҳандисӣ, интихоби сохтор бояд аз рӯи андозагириҳои зерин ҳамаҷониба арзёбӣ карда шавад:

• Агар ариза асосан нархи паст ва ба хароҷот ҳассос, сохтори захм бартариҳои пухтагӣ ва самаранокии хароҷотро пешниҳод мекунад.
• Агар система талаб кунад импулсҳои зуд-зуди ҷараёни баланд, қобилияти пуркунии зуд/холӣ ё мӯҳлати хизмати дарозмуддат, сохтори қабатӣ бартариҳои қавитари техникиро пешниҳод мекунад.
• Агар лоиҳа идома ёбад зичии баланди барқ ​​ва тарҳи паймонтар, сохтори қабат-қабат ҳам аз ҷиҳати истифодаи фазо ва ҳам аз ҷиҳати идоракунии гармӣ бартарӣ дорад.

Моҳияти барномаҳои баландсуръат ин аст афзалияти қудрат ба ҷои афзалияти иқтидор.
Вақте ки ҳадафи система аз нигоҳдории оддии энергия ба дастгирии энергия ва вокуниши динамикӣ мегузарад, интихоби сохтори батарея бояд ба самти муқовимати дохилии пасттар ва якрангии баландтар ҳаракат кунад.

Сохтор рақобатпазирӣ дар давраи сатҳи баланд аст

Бо он роҳҳои кӯтоҳтари ҷараён, тақсимоти якхелаи гармӣ ва устувории механикии беҳтар, ки батареяи литийи ҷамъшуда дар барномаҳои баландсуръат бештар ва бештар истифода мешавад.

Барои ширкатҳое, ки системаҳои нигоҳдории энергияро ба нақша мегиранд ё маҳсулоти худро навсозӣ мекунанд, интихоби сохтори дурусти батарея на танҳо масъалаи техникӣ, балки масъалаи эътимоднокии дарозмуддат ва бозгашти сармоягузории лоиҳа низ мебошад.