儲能電池技術(shù)是制約新能源儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。光伏電站儲能、風電儲能和電網(wǎng)調(diào)峰等儲能領(lǐng)域,要求電池具有功率密度較大,循環(huán)壽命長和價格較低等特點。目前市場上常用的電池有碳鉛電池和鋰離子電池。
鉛炭電池
鉛炭電池是一種新型的鉛酸電池,它將鉛酸電池和超級電容器兩者合一,鉛炭電池性能優(yōu)于普通鉛酸電池,既發(fā)揮了超級電容瞬間大容量充電的優(yōu)點,也發(fā)揮了鉛酸電池的比能量優(yōu)勢,且擁有非常好的快速充放電性能。而且由于加了碳(石墨烯),阻止了負極硫酸鹽化現(xiàn)象,改善了過去電池失效的一個因素,延長了電池壽命。
鉛炭電池是一種電容型鉛酸電池,是從傳統(tǒng)的鉛酸電池演進出來的技術(shù),普通鉛酸電池的正極活性材料是氧化鉛(PbO2),負極活性材料是鉛(Pb),而鉛炭電池是把活性炭混合到負極活性材料Pb中,因而把普通鉛酸電池變成了鉛炭電池,能夠顯著提高鉛酸電池的性能和壽命。
鉛炭電池的性能遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池,可應用于新能源混合動力汽車、電動自行車等領(lǐng)域;也可用于新能源儲能領(lǐng)域,如風光發(fā)電儲能等。
鉛炭電池具有與傳統(tǒng)鉛酸電池相近的低廉價格優(yōu)勢及成熟的工業(yè)制造基礎(chǔ),在各種應用領(lǐng)域有著極強的競爭力優(yōu)勢。
鉛炭電池的優(yōu)點:
1、充電快,比普通鉛酸電池提高8倍的充電速度;
2、放電功率提高了3倍;
3、循環(huán)壽命提高到6倍,循環(huán)充電次數(shù)達2000次;
4、性價比高,能量密度可以提升到40~60Wh/kg,功率密度可達300~400W/kg左右,性能已經(jīng)接近了一部分鋰電池的能力,而且更關(guān)鍵的一點,是其成本仍然是0.6~0.8rmb/Wh,低于鋰電池等其它電池,具有很好的價格優(yōu)勢。
5、鉛碳電池在高、低溫等極端條件下一直可以提供可靠的保障,在-20℃下仍可提供較強勁功率和容量。
6、使用安全穩(wěn)定,可廣泛地應用在各種新能源及節(jié)能領(lǐng)域。
鉛炭電池的缺點:
1、體積大,重量重,不適合用于電動汽車等移動型負荷。
2、低溫狀態(tài)工作效率較差。
3、生產(chǎn)、回收過程污染較嚴重。
鉛炭電池目前是鉛酸蓄電池領(lǐng)域最先進的技術(shù),也是國際新能源儲能行業(yè)的發(fā)展重點,具有非常廣闊的應用前景。隨著鉛碳電池技術(shù)的發(fā)展,在固定式儲能、低速電動車、電動自行車等領(lǐng)域都取得很廣泛的應用。
鋰離子電池
常見的鋰離子電池有(1)液態(tài)鋰離子電池(電解液為液態(tài),一般采用鋁殼、鋼殼包裝)和(2)聚合物鋰離子電池(采用聚合物作為電解質(zhì)的鋰離子電池,電解液為固態(tài)貨凝膠態(tài),一般采用鋁塑膜軟包裝)。而目前市場上主要的聚合物鋰離子電池有:磷酸鐵鋰電池(動力型)、三元材料鋰電池(動力型)、錳酸鋰電池和鈷酸鋰電池。
鋰離子電池的優(yōu)點:
1、能量密度高,已達到460-600Wh/kg,是鉛酸電池的約6-7倍;鋰離子電池的重量是相同容量的鎳鎘或鎳氫電池的一半,體積是鎳鎘的20-30%,鎳氫的35-50%。
2、使用壽命長,使用壽命可達到6年以上,普通鋰離子電池的充放電周期可超過800-1000次,磷酸亞鐵鋰則可以達到2000次。
3、額定電壓高(單體工作電壓為3.7V或3.2V)。
4、具備大電流充放電承受力,磷酸亞鐵鋰電池可以達到15-30C充放電的能力。
5、自放電率很低,這是該電池最突出的優(yōu)越性之一,一般可做到1%/月以下,不到鎳氫電池的1/20;
6、高低溫適應性強,可以在-20℃- 60℃的環(huán)境下使用,經(jīng)過工藝上的處理,可以在-45℃環(huán)境下使用;
7、綠色環(huán)保,不論生產(chǎn)、使用和報廢,都不含有鉛、汞、鎘等有毒有害重金屬元素和物質(zhì)。
鋰離子電池的缺點:
1、安全性差,過充或大電流放電有發(fā)生爆炸的危險。
2、鋰離子電池對充電電壓十分敏感,過充電會導致電池報廢,因此需電池管理或保護線路,防止電池被過充過放電。鋰離子電池的充放電電壓范圍3.0V- 4.2V。
3、生產(chǎn)、回收要求條件高,成本高。
4、溫度對鋰電池壽命和容量有較大的影響。鋰電池的壽命與溫度和充電狀態(tài)相關(guān),工作溫度過高則會縮減電池的壽命,深度充電和高溫加快了電池容量的下降。低溫會導致蓄電池容量下降,過低的溫度有可能導致電池損壞。鋰電池的低溫性能差一直是影響鋰電池應用的問題。
毫無疑問,鋰離子電池是目前最好的蓄電池之一,被廣泛應用于各種儲能場所。但是鋰離子電池也是最不安全的電池之一,他需要更多的維護和保護。