Системи накопичення енергії рухаються до збільшення ємності, вищої щільності енергії, довшого терміну служби та зниження вартості системи. Однією з найпомітніших тенденцій у виробництві літієвих акумуляторів є швидке збільшення ємності акумуляторних батарей.

Протягом багатьох років призматичні елементи ємністю 280 А·год і 314 А·год широко використовувалися у великомасштабних-пристроях зберігання енергії. Відтоді галузь перейшла до більших форматів, дедалі більше уваги привертають елементи ємністю 500 А·год, 600 А·год, 700 А·год і навіть вище-.

Але чи завжди більший акумулятор означає кращу систему зберігання енергії?

Не обов'язково.

Збільшення ємності елементів може зменшити кількість елементів і з’єднань, необхідних для акумуляторної батареї ESS, але більші елементи також створюють нові проблеми в управлінні температурою, виробництві, тестуванні, безпеці та інтеграції акумулятора.

Для виробників акумуляторів справжнє питання не просто"Наскільки великою має бути ємність елемента?", а скоріше "Як елемент-високої ємності можна ефективно та надійно інтегрувати в акумуляторну батарею?"

Ємність елемента батареї зазвичай виражається в ампер-годинах (Аг). Він вказує, який електричний заряд клітина теоретично може забезпечити за певних умов.

Наприклад, елемент на 300 А·год теоретично може забезпечити 300 А протягом однієї години, хоча фактична корисна ємність залежить від хімічного складу акумулятора, умов експлуатації, швидкості розряду, температури та інших факторів.

У промисловості зберігання енергії призматичні літій-залізо-фосфатні елементи (LiFePO4) набули широкого застосування завдяки поєднанню безпеки, тривалості циклу та вартості.

Оскільки проекти зберігання енергії стають все більшими, виробники акумуляторів все частіше використовують призматичні елементи-високої ємності, щоб спростити конструкцію акумуляторного модуля та блоку.

Розвиток елементів класу приблизно 280Ah-до форматів 300Ah+, 500Ah+ і 600Ah+ відображає ширшу галузеву мету:зберігайте більше енергії за допомогою меншої кількості окремих елементів і зменшуйте складність усієї акумуляторної системи.

Тенденція до більших елементів батареї пояснюється кількома причинами.

1. Менша кількість комірок може зменшити складність системи

Розглянемо систему зберігання енергії, яка потребує великої кількості накопиченої енергії.

Якщо використовуються осередки меншої{0}}ємності, системі потрібна більша кількість окремих осередків, щоб досягти такої самої загальної енергетичної ємності. Більша кількість комірок також означає більше електричних з’єднань, збірних шин, точок контролю, механічних компонентів і потенційних точок відмови.

Використання комірок-вищої ємності може зменшити загальну кількість комірок.

Це може спростити:

• Конструкція акумуляторного модуля
• Шинопроводи та з'єднувальні конструкції
• Управління клітинами
• Електропроводка
• Механічна збірка
• Технічне обслуговування
• Виробничі процеси

Для великих-проектів ESS зменшення кількості окремих компонентів може мати значний вплив на виробництво та вартість інтеграції системи.

2. Більша ємність може підвищити щільність енергії пакета-

Комірки більшого-формату також можуть сприяти вищій щільності енергії на рівні системи.

Однак це важливо розумітиємність клітини та щільність енергії - це не одне й те саме.

Елемент батареї з вищим рейтингом Ah не має автоматично вищих Вт·год/кг або Вт·год/л.

Енергія залежить як від напруги, так і від потужності:

Енергія (Вт·год)=Напруга (В) × Ємність (А·год)

Тому, оцінюючи комірку-нагромадження енергії великої ємності, виробники повинні враховувати:

• Ємність клітини
• Напруга клітини
• Гравіметрична щільність енергії
• Об'ємна щільність енергії
• Розміри комірки
• вага
• Цикл життя
• Швидкість заряду/розряду

Найкраща камера не обов’язково має найвищий рейтинг Ah. Це той, який забезпечує найкращу загальну продуктивність для передбачуваної програми ESS.

3. Зниження витрат на виробництво та інтеграцію

Зменшення кількості елементів також може спростити процес виготовлення акумуляторної батареї.

Наприклад, менше клітинок може означати менше:

• Зварювальні точки
• Електричні з'єднання
• Ізоляційні компоненти
• Тримачі клітинок
• Провід
• Моніторинг каналів

Це може допомогти виробникам скоротити час складання та підвищити ефективність виробництва.

Однак переваги досягаються лише тоді, коли виробниче обладнання розроблено для конкретного формату комірок і архітектури упаковки.

Ось чомутестування елементів батареї, сортування, укладання, зварювання, тестування BMS і тестування--лініїстають все більш важливими, оскільки клітини накопичувачів енергії стають більшими.

-Комірки накопичення енергії великого формату пропонують очевидні переваги, але також створюють нові інженерні виклики.

1. Тепловий контроль стає все більш важливим

Управління теплом є одним із найважливіших факторів-для літієвих батарей великої ємності.

Під час заряджання та розряджання елемент батареї виділяє тепло. У міру збільшення фізичного розміру та місткості комірки управління однорідністю температури в комірці та модулі стає складнішим.

Різниця температур між ядром і поверхнею може впливати на:

• Продуктивність батареї
• Ефективність зарядки
• Цикл життя
• Консистенція клітин
• Безпека

З цієї причини великі акумуляторні системи ESS все частіше вимагають ретельно розроблених систем керування температурою та надійного моніторингу температури.

Сама батарея є лише частиною рівняння безпеки. Конструкція осередку, модульна структура, архітектура охолодження, стратегія BMS, електричний захист і якість виробництва повинні працювати разом.

2. Більші комірки вимагають більш точного виготовлення

У міру того, як елементи батареї стають більшими, узгодженість виробництва стає все більш важливою.

Невеликі відмінності в ємності елемента, напрузі, внутрішньому опорі або стані заряду можуть створити дисбаланс, коли кілька елементів з’єднані разом.

Тому для виробництва батарейних блоків ESS елементи слід протестувати та згрупувати відповідно до їхніх електричних характеристик перед складанням.

Типові параметри класифікації та сортування клітинок включають:

• Ємність
• Напруга-розімкнутого ланцюга (OCV)
• Внутрішній опір (ІЧ)
• Ефективність заряду/розряду
• Інші{0}}спеціальні параметри програми

Надійниймашина для тестування елементів батареї тамашина для сортування батарейдопомагає виробникам групувати елементи зі схожими характеристиками в один акумуляторний модуль.

3. Відповідність клітинок стає критичною

Продуктивність акумуляторної батареї значною мірою залежить від консистенції елементів.

Якщо елементи зі суттєво різними значеннями ємності або внутрішнього опору зібрати в один модуль, елементи можуть по-різному поводитися під час заряджання та розряджання.

Це може призвести до:

• Нерівномірний розподіл напруги
• Різне підвищення температури
• Знижена корисна ємність
• Швидша деградація
• Підвищені вимоги до балансування

З цієї причини класифікація елементів батареї є важливим кроком перед складанням модуля.

Для призматичних батарей ESS автоматичне або напіва{0}}автоматизоване обладнання для тестування й сортування елементів може допомогти виробникам збирати дані випробувань і класифікувати елементи перед складанням.

Висновок: більше не завжди означає краще

Тенденція до накопичувачів енергії-великої ємності навряд чи зникне.

Елементи більшої-ємності можуть зменшити кількість елементів, необхідних для акумуляторної системи накопичення енергії, спростити архітектуру модуля, зменшити точки з’єднання та потенційно знизити витрати на виробництво та інтеграцію.

Однак більші комірки також створюють проблеми з керуванням температурою, консистенцією клітин, тестуванням, механічним складанням, зварюванням і безпекою.

Таким чином, майбутнє технології акумуляторів ESS – це не просто змагання за найбільший рейтинг Аг.

FAQ

Чи краще накопичувачі енергії більшого розміру?

Не обов'язково. Великі клітини можуть зменшити кількість клітин і складність системи, але вони також можуть створити більші проблеми в управлінні температурою, виробництві та безпеці. Найкращий осередок залежить від конкретного застосування ESS.

Чому акумулятори ємністю 300 А·год, 500 А·год і більші стають популярними для зберігання енергії?

Комірки більшої-ємності можуть накопичувати більше енергії на комірку, зменшуючи кількість елементів і електричних з’єднань, необхідних у системі акумуляторів. Це може спростити конструкцію акумуляторного модуля та потенційно знизити витрати на систему.

Які тести важливі-для накопичувачів енергії великої ємності?

Ємність, напруга, внутрішній опір, продуктивність заряду/розряду та консистенція є важливими параметрами. Додаткові вимоги до тестування залежать від хімічного складу акумулятора та застосування.

Яке обладнання необхідно для складання акумуляторної батареї ESS?

Типова виробнича лінія акумуляторних блоків ESS може включати обладнання для тестування та сортування акумуляторних елементів, машини для штабелювання та пресування, обладнання для лазерного очищення, машини для лазерного зварювання, тестери EOL, тестери BMS, комплексні тестери акумуляторних блоків та обладнання для старіння.

Чи можна використовувати- призматичні комірки великої місткості в автоматизованихлінії складання акумуляторних блоків?

так Автоматичні та напівавтоматичні складальні лінії можуть бути розроблені на основі призматичних комірок різних розмірів і конфігурацій упаковки. Обладнання та процес повинні бути налаштовані відповідно до розміру комірки, модульної структури, методу зварювання, виробничої потужності та вимог до випробувань.

Зв'язатися зараз