La centrale elettrica di accumulo di energia elettrochimica carica e scarica gli elettrodi positivi e negativi della batteria attraverso reazioni chimiche per realizzare la conversione dell'energia. La tecnologia tradizionale delle batterie è rappresentata dalle batterie al piombo-acido, che sono state gradualmente sostituite da batterie agli ioni di litio, sodio-zolfo e altre batterie ad alte prestazioni, più sicure e più rispettose dell'ambiente a causa del loro maggiore danno all'ambiente. Lo stoccaggio dell'energia elettrochimica ha una velocità di risposta elevata e sostanzialmente non è disturbato dalle condizioni esterne, ma presenta costi di investimento elevati, durata di servizio limitata e capacità monomerica limitata. Con il continuo sviluppo dei mezzi tecnici, l'accumulo di energia elettrochimica è sempre più ampiamente utilizzato in vari campi, in particolare nei veicoli elettrici e nei sistemi di alimentazione.
Allo stato attuale, l’industria dello stoccaggio dell’energia elettrochimica ha inizialmente formato una scala industriale. La capacità installata al 2020 è di circa 2.494,7 MW. Si stima che la capacità installata cumulativa dovrebbe raggiungere i 27.154,6 MW entro il 2025, raggiungendo una crescita su scala pari al tasso di crescita annuo composto del 61,2%.
Batteria agli ioni di litio
La batteria al litio è in realtà una batteria a concentrazione di ioni di litio, gli elettrodi positivo e negativo sono composti da due diversi composti di intercalazione di ioni di litio. Durante la carica, gli ioni di litio vengono deiintercalati dall'elettrodo positivo ed entrano nell'elettrodo negativo attraverso l'elettrolita. In questo momento, l'elettrodo negativo è in uno stato ricco di litio e l'elettrodo positivo è in uno stato povero di litio. Al contrario, durante la scarica, gli ioni di litio vengono deiintercalati dall'elettrodo negativo e inseriti nell'elettrodo positivo attraverso l'elettrolita. In questo momento, l'elettrodo positivo è in uno stato ricco di litio e l'elettrodo negativo è in uno stato povero di litio. La batteria al litio è la batteria pratica con la più alta densità di energia nel percorso tecnologico relativamente maturo; l'efficienza di conversione può raggiungere il 95% o più; il tempo di scarica può raggiungere diverse ore; i tempi di ciclo possono raggiungere 5000 volte o più e la risposta è rapida.
Le batterie al litio possono essere principalmente suddivise in quattro categorie in base ai diversi materiali catodici: batterie all'ossido di litio cobalto, batterie al litio manganato, batterie al litio ferro fosfato e batterie all'ossido composito metallico multicomponente. Gli ossidi compositi metallici multicomponente includono materiali ternari nichel cobalto manganese. Ossido di litio, alluminato di cobalto litio-nichel, ecc.
Le batterie all'ossido di litio-cobalto sono state utilizzate come materiali catodici principali sin dalla commercializzazione delle batterie agli ioni di litio. A causa dell'instabilità strutturale dell'ossido di litio cobalto ad alta tensione, l'ossido di litio cobalto viene utilizzato principalmente in applicazioni con batterie di piccole dimensioni, come telefoni cellulari e computer.
Le prime batterie al litio manganato hanno scarsa compatibilità con gli elettroliti ad alte temperature e le loro strutture sono instabili, con conseguente eccessivo decadimento della capacità. Pertanto, gli svantaggi derivanti dallo scarso ciclaggio ad alta temperatura hanno sempre limitato l’applicazione del manganato di litio nelle batterie agli ioni di litio. Negli ultimi anni, l'applicazione della tecnologia del doping ha consentito al manganato di litio di avere buone proprietà di ciclo e conservazione ad alta temperatura e un piccolo numero di imprese nazionali può prepararlo.
Le batterie al litio ferro fosfato hanno le caratteristiche di elevata stabilità strutturale e stabilità termica, eccellenti prestazioni del ciclo a temperatura ambiente e ricche risorse di ferro e fosforo, che sono rispettose dell'ambiente. Negli ultimi anni, le batterie al litio ferro fosfato sono state ampiamente utilizzate nel campo dei veicoli a nuova energia, in particolare nel campo dei veicoli commerciali, dello stoccaggio di energia residenziale e dello stoccaggio di energia commerciale.
Ispirata alla tecnologia di drogaggio di materiali elementari come il manganato di litio, la batteria di materiali ternari combina i vantaggi del cobalto di litio, del nichel di litio e del manganato di litio per formare un litio cobaltato/litio nichelato/litio manganato tre Il sistema eutettico delle fasi ha un evidente ternario effetto sinergico, che rende la prestazione complessiva migliore di quella dei singoli composti combinati. Con il progresso della tecnologia di produzione, le batterie di materiali ternari occupano rapidamente una posizione importante nel campo dei veicoli a nuova energia, in particolare nel campo dei veicoli passeggeri, e sono diventate la via tecnica con il più grande sostegno di sussidi governativi, la più grande spedizione e il continuo espansione della produzione. .
In breve, le batterie al litio sono diventate la via tecnologica principale in virtù dei vantaggi propri dell’elevata densità di energia e dell’elevata densità di potenza. Hanno la più grande capacità installata nello stoccaggio di energia del mio Paese e il tasso di crescita più rapido, e sono diventati la tecnologia di stoccaggio di energia elettrochimica in più rapida crescita. tecnologia energetica.
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