Das elektrochemische Energiespeicherkraftwerk lädt und entlädt die positiven und negativen Elektroden der Batterie durch chemische Reaktionen, um eine Energieumwandlung zu realisieren. Die traditionelle Batterietechnologie wird durch Blei-Säure-Batterien repräsentiert, die aufgrund ihrer größeren Umweltbelastung nach und nach durch Lithium-Ionen-, Natrium-Schwefel- und andere leistungsstärkere, sicherere und umweltfreundlichere Batterien ersetzt wurden. Elektrochemische Energiespeicher haben eine schnelle Reaktionsgeschwindigkeit und werden grundsätzlich nicht durch äußere Bedingungen gestört, weisen jedoch hohe Investitionskosten, eine begrenzte Lebensdauer und eine begrenzte Monomerkapazität auf. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung technischer Mittel wird die elektrochemische Energiespeicherung in verschiedenen Bereichen immer häufiger eingesetzt, insbesondere in Elektrofahrzeugen und Energiesystemen.
Gegenwärtig hat die elektrochemische Energiespeicherindustrie zunächst einen industriellen Maßstab gebildet. Die installierte Leistung beträgt im Jahr 2020 rund 2.494,7 MW. Es wird geschätzt, dass die kumulierte installierte Kapazität bis 2025 voraussichtlich 27.154,6 MW erreichen wird, was einem Größenwachstum von 61,2 % einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate entspricht.
Litium-Ionen-Batterie
Bei einer Lithiumbatterie handelt es sich eigentlich um eine Lithium-Ionen-Konzentrationsbatterie. Die positiven und negativen Elektroden bestehen aus zwei verschiedenen Lithiumionen-Interkalationsverbindungen. Beim Laden werden Lithiumionen von der positiven Elektrode deinterkaliert und gelangen über den Elektrolyten in die negative Elektrode. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die negative Elektrode in einem Lithium-reichen Zustand und die positive Elektrode in einem Lithium-armen Zustand. Im Gegensatz dazu werden beim Entladen Lithiumionen von der negativen Elektrode deinterkaliert und über den Elektrolyten in die positive Elektrode eingefügt. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die positive Elektrode in einem Lithium-reichen Zustand und die negative Elektrode in einem Lithium-armen Zustand. Lithiumbatterien sind die praktische Batterie mit der höchsten Energiedichte auf dem relativ ausgereiften Technologieweg; die Umwandlungseffizienz kann 95 % oder mehr erreichen; die Entladezeit kann mehrere Stunden erreichen; Die Zykluszeiten können das 5000-fache oder mehr erreichen und die Reaktion ist schnell.
Lithiumbatterien können nach unterschiedlichen Kathodenmaterialien hauptsächlich in vier Kategorien eingeteilt werden: Lithiumkobaltoxidbatterien, Lithiummanganatbatterien, Lithiumeisenphosphatbatterien und Mehrkomponenten-Metallverbundoxidbatterien. Mehrkomponentige Metallverbundoxide umfassen ternäre Materialien Nickel, Kobalt, Mangan. Lithiumoxid, Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminat usw.
Lithium-Kobaltoxid-Batterien werden seit der Kommerzialisierung von Lithium-Ionen-Batterien als Hauptkathodenmaterialien verwendet. Aufgrund der strukturellen Instabilität von Lithiumkobaltoxid bei hoher Spannung wird Lithiumkobaltoxid hauptsächlich in kleinen Batterieanwendungen wie Mobiltelefonen und Computern verwendet.
Frühe Lithiummanganat-Batterien waren bei hohen Temperaturen schlecht mit Elektrolyten verträglich und ihre Strukturen waren instabil, was zu einem übermäßigen Kapazitätsabfall führte. Daher haben die Nachteile schlechter Hochtemperaturzyklen die Anwendung von Lithiummanganat in Lithium-Ionen-Batterien immer eingeschränkt. In den letzten Jahren hat die Anwendung der Dotierungstechnologie dafür gesorgt, dass Lithiummanganat gute Hochtemperaturzyklus- und Lagereigenschaften aufweist, und eine kleine Anzahl inländischer Unternehmen kann es herstellen.
Lithium-Eisenphosphat-Batterien zeichnen sich durch hohe Strukturstabilität und thermische Stabilität, hervorragende Zyklenleistung bei Raumtemperatur sowie reichhaltige Eisen- und Phosphorressourcen aus, die umweltfreundlich sind. In den letzten Jahren wurden Lithium-Eisenphosphat-Batterien häufig im Bereich neuer Energiefahrzeuge eingesetzt, insbesondere im Bereich Nutzfahrzeuge, Energiespeicher für Privathaushalte und gewerbliche Energiespeicher.
Inspiriert von der Dotierungstechnologie elementarer Materialien wie Lithiummanganat kombiniert die ternäre Materialbatterie die Vorteile von Lithiumkobaltat, Lithiumnickelat und Lithiummanganat zu einem Lithiumkobaltat/Lithiumnickelat/Lithiummanganat-Dreisystem. Das eutektische System der Phasen ist offensichtlich ternär synergistischer Effekt, der die Gesamtleistung besser macht als die von Einzelkombinationsmitteln. Mit der Weiterentwicklung der Produktionstechnologie nehmen Batterien aus ternären Materialien schnell eine wichtige Position im Bereich der Fahrzeuge mit neuer Energie, insbesondere im Bereich der Personenkraftwagen, ein und sind zum technischen Weg mit der größten staatlichen Subventionierung, dem größten Versand und der kontinuierlichen Entwicklung geworden Erweiterung der Produktion. .
Kurz gesagt, Lithiumbatterien sind aufgrund ihrer eigenen Vorteile einer hohen Energiedichte und einer hohen Leistungsdichte zum Mainstream-Technologieweg geworden. Sie verfügen über die größte installierte Kapazität in der Energiespeicherung meines Landes und die schnellste Wachstumsrate und haben sich zur am schnellsten wachsenden elektrochemischen Energiespeichertechnologie entwickelt. Energietechnik.
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