电池、电动汽车制造商和能源公司,例如 LG Chem 和
松下已投资数十亿美元用于能源研究
解决方案,包括电池技术和生产方法,以满足
对锂离子电池的高需求。 这戏剧性地
降低了锂离子电池的成本并增加了容量
ESS,使他们能够占据大量且不断增长的市场份额。
在本文中,我们将研究六种主要类型的锂离子电池
电池及其在 ESS 中的潜力,这些特性使得
ESS 的良好电池,以及替代能源所发挥的作用。
锂离子电池的种类
1. 磷酸铁锂(LFP)
LFP电池是ESS最好的电池类型。 他们提供
更清洁的能源,因为 LFP 使用铁,这是一种相对绿色的资源
与钴和镍相比。 铁也更便宜且更容易获得
比许多其他资源,有助于降低成本。 整体产量
成本也较低。
特斯拉首席执行官埃隆·马斯克表示,他预计所有固定式储能产品都将采用 LFP 电池化学并实现转型。
LFP电池的功率密度较低,但这一特性
对于储能系统的重要性不如对于电动汽车的重要性,因为 ESS 可以
无忧无虑地占据更大的空间。 虽然磷酸铁锂电池较重,
这只是初始安装期间的一个问题。
LFP 电池也更安全,因为热失控更少
可能,而且它们的生命周期更长(2,000 到 5,000
循环)比大多数其他锂离子电池技术。
2. 锂镍锰钴(NMC)
NMC 电池是一种流行的锂离子电池类型,适用于多种用途
原因。 它们具有很强的能量和功率密度,并且
与其他类型的锂离子电池相比,相对安全
涉及到热失控。
然而,它们提供的生命周期数量明显较少
与LFP电池相比,一般在1,000到2,000次循环之间。
三元电池还需要钴和镍,这两种电池的用量较多。
价格昂贵且对环境有害。 还有
对这些矿物短缺的严重担忧,这可能
显着影响成本和可用性。
3. 镍钴铝酸锂(NCA)
NCA 电池与 NMC 电池类似,但存在一些关键差异。 尽管
提供比 NMC 电池更高的能量密度(允许它们
每单位体积存储更多的能量),它们也更容易产生热
逃亡者。
与NMC电池类似,NCA电池大约有1,000到2,000
生命周期也依赖于钴和镍的制造。
4. 锂离子氧化锰 (LMO)
LMO 电池很快就不再受欢迎,因为它们提供
与 LFP 电池具有相同的特性,但数量少得多
生命周期通常只有 500-800 个。
虽然生产成本比磷酸铁锂电池低一些,
较短的使用寿命给总运营成本带来了挑战
增加更换成本。
LMO 电池充电速度快,提供高比功率,并且可以
比其他类型的产品在更高的温度下高效运行
电池。 因此,它们最广泛地用于便携式电动工具、
医疗器械和一些电动汽车。
5. 锂离子钴氧化物 (LCO)
LCO 电池是最早使用的锂离子电池化学材料之一
已经存在了。 LCO 电池常见于笔记本电脑和智能手机
提供低功耗。 它们最适用于需要
极其轻巧的解决方案,不需要高功率,因为它们
可以在低负载下长时间提供能量
应用程序。
然而,LCO的寿命很短,通常在500到1000年之间
循环和低热稳定性,防止在高负载下使用
应用程序。这使得LCO不适合ESS。
6.钛酸锂(LTO)
LTO电池具有很高的寿命周期,通常可达10000个寿命
循环,并且比大多数替代品污染更小。他们也可以
快速充电,尽管这不一定是
ESS安装。
LTOS具有较低的能量密度,这意味着它们需要更多的细胞来
提供相同数量的能量存储,这使它们成为
昂贵的解决方案。例如,其他类型的电池可以储存
从每公斤120到500瓦时,LTO储存大约50到80
瓦时/千克。
是什么造就了一个适用于储能系统的好电池
最大限度地提高ESS的电池输出需要考虑几个关键因素:
循环次数多
不同类型的电池具有不同的生命周期,具体取决于
他们之前可以完成的充电和放电循环次数
失去了显著的性能。如今的电动汽车电池寿命更长
生命周期。典型;汽车制造商电池保修;倒数第八
年或100000英里,但高度依赖于
用于储能的电池。
储能系统需要高循环寿命,因为它们
持续运行并不断充电和放电。
电池容量在每次充电和放电循环中都会下降。
锂离子电池;生命终结;当他们只能保留
容量的70%到80%。最好的锂离子电池可以
在多达10000个循环中正常工作,而最坏的情况只会持续
持续约500个循环。
高峰值功率
储能系统需要支持
电力,因为它们用于满足
电网的峰值需求。
能源需求不均衡,但ESS可以将充电转移到
能源更便宜或更可用。通过在低需求时储存能量
并在需要时发布,它可以显著降低成本。
生产成本低
储能系统需要数量可观的电池才能满足
能源需求。例如,每小时使用的能量为
以兆瓦时(MWh)为单位测量。对于电动汽车电池,它以
千瓦时(kWh)。这是1000倍!
由于ESS中所需的电池数量非常高,因此更昂贵的电池技术在经济上是不可行的。
将热失控事件的可能性降至最低
热失控;残余
认真的考虑。当锂离子电池达到
不可控的自加热状态,可能导致火灾、烟雾和
气体、微粒和弹片的喷射。
不同类型在不同温度下会发生热流失
锂离子电池。例如,NCA、NMC和LCO是
锂离子电池在
更低的温度。LFP电池是最安全的。
重量和尺寸并不重要
与需要小心管理重量和尺寸的电动汽车不同
和电池容量在ESS操作中并不重要,因为
安装通常安装在容器或存储单元中。
安装ESS的土地成本通常较低,因此
电池的尺寸对成本几乎没有影响。重量不重要,因为
它不会像在电动汽车中那样影响电池的性能
车辆。
ESS和LFP电池对“替代能源”的未来至关重要
对电力的需求不断加速增长。
事实上,麦肯锡计划;电力消耗将增加三倍;通过
2050全球。我们使用的所有东西都需要电力,电动汽车增加了
增加了电网负担。
传统能源形式(如核能、水电和煤炭
电力)根本无法满足日益增长的需求。有重要的
许多国家的监管障碍和建筑限制。即使
在可以扫清障碍的地方,建设可能需要10年或更长时间
基础设施。
风能和太阳能等替代能源的安装
由于需求较少,通常可以更快地构建电力
复杂而公众的支持正在增长。国际能源
国际能源署强调清洁能源的增长,预计
容量增加三分之一;2022年至2023年。
替代能源可能会在我们的
未来,但它们取决于天气。它们无法生成
以稳定的速度供电,因此他们需要ESS来储存能量,满足周期要求
即使在天气条件不好的情况下也能提供能源
正确的
储能系统还能提高发电厂的效率
通过平滑掉功率峰值。它们还有助于提供更一致的
以及调节功率,这可以延长发电厂的寿命。
所有这些都表明LFP电池是未来的好选择。
LFP由于其高寿命而非常适合满足ESS的需求
循环、低生产成本和低热失控风险。
最近,LMFP电池——一种LFP电池,包括
锰作为一种阴极成分
电动汽车的性能。根据生产成本,这种新型
电池化学可能成为一种有竞争力的储能解决方案
系统。
关于作者
Stéphane Melançon是一个电池和电力推进系统
Laserax的专家,该公司提供量身定制的创新激光技术
特别适用于汽车和电动汽车行业,电池
生产、铸造厂、原金属、表面处理和重金属
设备行业。Stéphane拥有物理学学位
专门从事光子学、光学、电子、机器人和
声学投资电动汽车转型,他设计了工业
电动自行车的电池组。在空闲时间,他经营着一个YouTube所有电气设备的通道。