Литиево -йонните батерии са се превърнали в основната технология за съхранение на енергия поради предимствата им на високата енергийна плътност и живота на дългия цикъл. Въпреки това, влошаването на капацитета и термичните рискове, причинени от проблемите на консистенцията на батерията, се превърнаха в затруднения, които ограничават ефективността на системата. Според статистиката скоростта на разпадане на капацитета на батериите е 3-5 пъти по -бърз от този на отделните клетки. За всяко 1% увеличение на несъответствието, ефективността на системата намалява с около 2,3% и животът на цикъла се съкращава с 15%. Следователно подобряването на консистенцията на батерията е ключово предизвикателство за мащабното приложение на системите за съхранение на енергия.
1 Анализ на факторите, влияещи върху консистенцията на батерията
1. Отклонение на производствения процес
Материал, който не е обединение: колебанията в съотношението на никеловия кобалтов манган в положителния електрод-материал (± 0. 5%) могат да доведат до разлика в капацитета до 3%, докато отклоненията в степента на графитизация на отрицателния електрод (± 2%) могат да причинят промени в вътрешното съпротивление на 10-15 m ω.
Колебации на параметрите на процеса: Толеранс на дебелината на покритието на електрода (± 1 μm), отклонение на плътността на уплътняване на ролката (± 0. 0 2G\/cm ³), изравняване на намотката (± 0,3 mm) и т.н., пряко влияят на дисперсията на производителността на клетка на батерията.
Lack of quality inspection: Traditional EIS testing has a long cycle (>30 минути\/клетка), което затруднява задоволяването на нуждите на мащабното производство, което води до смесването на клетките на йонната импеданс в групи.
2. Екологичен стрес по време на употреба
Ефект на градиента на температурата: Когато температурната разлика в отделението за батерията надвишава 5 градуса, скоростта на разпадане на капацитета се увеличава с 2 пъти, а годишният темп на растеж на вътрешната съпротивление се увеличава с 40%.
Charge discharge rate shock: During high rate (>1в) Зареждане и изхвърляне, разликата в напрежението на поляризацията на клетката за разлика в вътрешната резистентност може да достигне 150mV, ускоряващ се разпад на капацитета.
Натрупано циклично стареене: След 1000 цикъла стандартното отклонение на индивидуалния капацитет на батерията се увеличи от 2% на 8%, което води до намаление на 20% на наличния капацитет на системата.
3. Недостатъчна способност за контрол на BMS
Ограничения на пасивното балансиране: Балансирането на енергията на съпротивление има ефективност по -малко от 10% и е подходящо само за батерии с малък капацитет, което не може да отговаря на изискванията за управление на консистенцията на 6MWH+системи.
Дефицит на точност на мониторинг: Когато грешката на вземане на проби от напрежение е по -голяма от ± 5MV и грешката на откриване на температурата е по -голяма от ± 2 градуса, това ще доведе до отклонение на оценката на SOC над 5%, изострящо дисбаланса.
2 Път на технологията за подобряване на консистенцията на батерията
1. Прецизен контрол на производствения процес
Технология за дисперсия на материала на нано мащаб: Използвайки процеса на планетарно разбъркване, стандартното отклонение на разпределението на размера на частиците на електрода е по -малко от 5 nm, а колебанието на плътността на уплътняването е по -малко от 0. 01g\/cm ³.
Оптимизация на електролитната формула: Добавянето на 1% VC (етилен карбонат) може да намали междуфазния импеданс с 15% и да подобри стабилността на колоездене.
2. Пробив в BMS активно балансиране технология
Двупосочна топология на постоянен ток\/DC: Новото поколение активни балансиращи чипове приема архитектурата за усилване на долара, с балансиран ток 5А и ефективност на конверсия от 95%. Той може да намали разликата в напрежението от 20 батерии от 150MV до 5MV в рамките на 1 час.
Глобално енергийно планиране: Въз основа на многоизмерни данни като SOC, SOH, температура и др., Динамично коригирайте приоритета на баланса за постигане на пренос на енергия в модули и клъстери и подобряване на ефективността на баланса на системата с 40%. Размит алгоритъм за равновесие на PID: Комбиниране на размита логика и PID контрол, динамично регулиране на прага на равновесие въз основа на състоянието на батерията, съкращаване на времето на равновесие с 30% и намаляване на консумацията на енергия с 20%.
Дизайн на излишъка на неизправности: Множество съкращения като вземане на проби от двоен ток, самостоятелна диагноза на напрежението, самотест на MCU и др. Уверете се, че надеждността на балансираната система достига 99,99%.
3. Технология за термично управление
Охлаждаща плоча за смяна на фазата: материал за смяна на фазата (PCM) и композитна система за течно охлаждане, разработена от Института за енергия в Гуанджоу, Китайска академия на науките. При изпускане на 3С най -високата температура е 39,7 градуса, с температурна разлика от 4,9 градуса, а консумацията на помпа се намалява с 80,8%.
Дизайн на микроканалния канал: Системата за течно охлаждане на джинкозоларния син кит приема щамповани микроканални студени плочи, което увеличава зоната на топлопреминаване с три пъти, контролира температурната разлика вътре в шкафа в рамките на 2 градуса и удължава живота на цикъла до 10000 пъти.
Предупреждение за термично бягство: Интегриран сензор за решетка на влакна Bragg, наблюдение в реално време на градиента на клетъчната температура, комбиниран с AI алгоритъм за предупреждение за термичен риск от бягство 72 часа предварително.
4. Интелигентна система за работа и поддръжка
Възприемане на състоянието в реално време: Чрез 5G+крайни изчисления, данни като напрежение, температура и вътрешно съпротивление на 99000 клетки се събират за постигане на синхронизация на милисекундно ниво и облачно съхранение.
Прогнозиране на здравословното състояние: Комбинирането в данните на превозното средство с облачна изчислителна мощност, грешката на прогнозиране на SOH е по -малка от 3%, а точността на прогнозиране на живота се подобрява с 20%.
3 Типичен анализ на случая
1. CATL 6MWH+система за съхранение на енергия
Техническо решение: Използвайки клетките на батерията с голям капацитет 1130AH, равномерността на парчетата на полюсите се наблюдава онлайн чрез измервателен устойчив на полюс. BMS поддържа активно балансиране на батерии от 104 серии и с помощта на система за течно охлаждане, температурната разлика се контролира в рамките на 3 градуса.
Подобряване на производителността: Системата има цикъл живот 12000 пъти, а времето за цикъл е 30% по -висока от средната за индустрията, когато степента на задържане на капацитета е 80%.
2. Xieneng Technology активно балансира BMS
Технологична иновация: Двете в едно поле с високо напрежение поддържа A 2- в -1 и 2- в топология -1, като активно намалява размера на балансиращия чип с 40%, увеличавайки балансиращия ток до 5А и постигайки ефективността на конференцията от 95%.
В проектите за съхранение на енергия стандартното отклонение на напрежението на батерията е намалено от 120MV на 15MV, което води до 8% увеличение на ефективността на системата и 35% намаление на работата и разходите за поддръжка.
3. Система за съхранение на енергия Jingke Energy Cuelped Energy
Дизайн на термично управление: Комбиниране на микроканални студени плочи с материали за промяна на фазата, температурната разлика се контролира в рамките на 2 градуса, страничната ефективност на постоянен ток достига 95%, а животът на цикъла надвишава 10000 пъти.
4 индустриални стандарти и система за сертифициране
1. Международни стандартни изисквания
IEEE1725: Предвижда се, че за разрушаването на полюсите на батерията на батерията е необходимо 1 0 0% от откриването на рентгенови лъчи, а точността на тестването на налягането на клапана, устойчива на експлозия, е ± 0,7PSI, за да се осигури производствена консистенция.
UL62133: Require BMS balancing function efficiency>85%, грешка при вземане на проби от напрежение<± 5mV, temperature detection error<± 1 ℃.
2. Вътрешен регулаторен напредък
GB\/T 34131-2023: Посочено е, че BMS за съхранение на енергия трябва да има активна функция за балансиране, балансирайки ток, по -голям или равен на 2a, а ефективността на балансиране по -голяма или равна на 85%.
NB\/T 42130-2023: Предвижда се, че температурната разлика вътре в отделението за батерии трябва да бъде по -малка от 5 градуса, а консумацията на енергия на термичната система за управление трябва да бъде по -малка от 3%.