电储能技术在大型地面光伏电站的应用(总体框架)
光伏储能方案

光伏储能方案引言光伏储能是指利用太阳能通过光伏发电系统将光能转化为电能,并将电能存储起来以备后续使用的一种技术方案。
光伏储能方案因其可再生、环保、低成本等优势,在能源行业得到了广泛的应用和推广。
本文将介绍光伏储能方案的原理、应用和未来发展前景。
一、光伏储能方案的原理光伏储能方案基于光伏发电技术,通过安装在光伏板上的光电转换器件将太阳能转化为直流电能。
这些光电转换器件通常是由多个光伏电池组成,当光照射到电池上时,光子会激发电池内的电子,使其脱离原子而形成电流。
这些电池通过串联或并联的方式连接在一起,形成一个光伏发电系统。
光伏发电系统由光伏电池、直流/交流逆变器、电池组和能量管理系统等组成。
当光照不足时,光伏电池会将电能输出给逆变器,逆变器将直流电转换为交流电,并将其注入电网或用于供电。
同时,部分电能会被储存在电池组中,以备不时之需。
光伏储能方案的核心是能量管理系统,它通过监测和控制电池组中的电能流动,实现对储能和释放的精确控制。
能量管理系统根据不同的需求,可以将电能用于自用电网、电网供电、或作为备用电源。
它还可以对电池组的充放电状态进行监测和管理,以延长电池的使用寿命。
二、光伏储能方案的应用光伏储能方案在全球范围内得到了广泛的应用。
它被用于各种场景,包括家庭、商业和工业用途。
1. 家庭应用在家庭应用中,光伏储能方案可以帮助家庭主人减少对电网的依赖,实现自给自足的能源供应。
家庭安装光伏发电系统后,可以将发电过程中多余的电能储存起来,并在夜间或光照不足时使用。
这样不仅可以节省能源费用,还可以减少对传统能源的需求,降低环境污染。
2. 商业应用在商业应用中,光伏储能方案可以帮助企业减少用电成本,并提高能源利用效率。
商业安装光伏发电系统后,可以将发电过程中多余的电能储存起来,并在用电高峰期使用。
这样可以减少用电峰值,降低用电成本,并增加企业的竞争力。
3. 工业应用在工业应用中,光伏储能方案被广泛应用于离网区域或需求突变的场景。
光伏光储系统的研究与应用

光伏光储系统的研究与应用一、引言近年来,光伏光储系统在能源存储技术发展中崭露头角,为绿色低碳经济的发展提供了有力的技术支持。
本篇论文将围绕光伏光储系统的研究与应用展开研究,旨在探讨其原理、技术特点及未来发展方向等问题。
二、光伏光储系统的原理光伏光储系统(Photovoltaic-Photovoltaic Energy Storage,PPES)是指通过太阳能板产生电能,并通过功率电子装置、储能装置将直流电转化为交流电,再将交流电输入到电网中,同时也可以存贮电量,以便于夜间使用。
其基本原理是将太阳能转化为电能,利用光伏电池的光电效应产生电能。
光伏电池组成的光伏发电系统包括太阳能电池板、逆变器、电池组、控制器等部件。
在白天阳光充沛时,太阳能电池板会将太阳能转化为直流电。
逆变器将DC电源转化为交流电,同时控制器将电量存储起来,以便在夜间使用。
三、光伏光储系统的技术特点1. 绿色低碳:光伏光储系统是一种绿色低碳的能源供应系统,能够实现对石化能源的替代,从而避免环境污染问题,降低二氧化碳的排放量。
2. 可再生:光伏光储系统利用太阳能进行充电,是一种可再生的能源形式。
3. 稳定可靠:光伏光储系统具备强大的应变能力,能够实现电源系统与电网之间的平衡。
4. 应用范围广泛:光伏光储系统的应用也非常广泛,在家庭、工业、农业等领域都有着广泛的应用。
四、光伏光储系统的应用1. 家庭应用:光伏光储系统在家庭应用方面比较常见,能够实现对家庭电器的供电,并在夜间实现储存。
2. 工业应用:光伏光储系统在工业生产中也被广泛使用,能够实现对企业的供电,并降低企业能源的成本。
3. 农业应用:光伏光储系统对于农村地区提供能源的问题也有着重要的意义,能够实现对农村地区的供电,并解决农耕机械等问题。
五、光伏光储系统的未来发展方向1. 技术创新:光伏光储系统仍有进一步的发展空间,需要不断进行技术的创新和改革,借助新兴技术的发展推动其性能和效率的提升。
光伏发电的储能技术与应用

光伏发电的储能技术与应用光伏发电作为一个清洁、可再生能源,因其环保、固定成本低、长期稳定、安全可靠等优势,被广泛应用于城市化进程和能源革命中。
随着太阳能发电技术的不断进步,光伏发电的发展前景越来越广阔,同时也出现了一些问题。
太阳能能源存在不稳定性,需要储能技术辅助解决。
储能技术通常被称为能量存储技术,是将能量以电、化学、热、气等方式进行存储,以便在需要的时候使用。
在光伏发电中,一般采用电力储能技术,主要包括蓄电池、超级电容器、储钠技术、压缩空气储能等。
蓄电池是光伏发电系统常用的一种储能技术。
蓄电池可以根据充电和放电的需要,通过正负极的嵌入与释放反应来转化能量。
蓄电池的优点是能量密度高、电池响应速度较快、使用寿命长。
但其缺点是成本高、有污染风险、存在充放电效率损失等问题。
超级电容器是一种使用电场而非化学反应来储能的设备。
超级电容器具有能量密度低、功率密度高、响应速度快、使用寿命长、环保等优点,广泛应用于光伏发电系统和电网降峰填谷的领域。
储钠技术是一种通过电子转移过程储存能量的技术。
它可以尽可能地减少能量在转换过程中的能量损失,提高能量转化效率。
它的缺点是储存能量密度低,不适用于大容量储能的场景。
压缩空气储能是一种将太阳能转换为压缩空气储存的储能方式。
它利用电力将压缩空气储存在储气罐中,待需要能量时再将压缩空气放出并通过发电机进行发电。
压缩空气储能的优点是储能周期长、容量大,但成本较高。
综上所述,通过储能技术,可以充分利用光伏发电系统提供的清洁能源,并将剩余能量进行储存。
这将有助于解决能源质量不稳定、电网负载的昼夜不均、需求峰值问题等,也将进一步促进光伏发电低碳节能转型。
随着环境保护意识的不断提高,清洁能源被视为未来能源发展的方向之一。
光伏发电作为获得清洁能源的一种方式,其能够为全球提供可持续的电力,成为国家电力供应重要的补充。
然而,太阳能能源在使用中不稳定性和间歇性,因此需要储存技术的辅助应用。
储能技术的选择需要根据不同场景需求进行衡量。
储能技术在光伏电站并网中的应用

储能技术在光伏电站并网中的应用1. 引言1.1 储能技术在光伏电站并网中的应用概述随着可再生能源的快速发展,光伏电站在全球范围内得到了广泛应用。
光伏电站存在着日夜间发电不连续、电力输出波动等问题,给电网运行带来了一定挑战。
为了解决光伏电站的这些问题,储能技术被引入并应用于光伏电站并网系统中。
储能技术能够在光伏电站发电量不稳定的情况下,储存多余的电能,待需要时释放出来,从而实现对光伏电站发电的平滑调节。
储能技术还可以提升光伏电站的调度能力,帮助光伏电站更好地适应电网的需求。
储能技术还可以减少光伏电站对传统电网的影响,帮助提高电网的稳定性和可靠性。
储能技术在光伏电站并网中的应用具有重要意义,不仅能够提升光伏电站的功率平滑性和调度能力,还可以减少对传统电网的影响。
通过不断探索和应用储能技术,光伏电站可以更好地融入电力系统,实现可持续发展。
2. 正文2.1 光伏电站并网系统介绍光伏电站并网系统是指将多个光伏发电系统通过适当的输电设备和控制系统连接到电网中,实现发电系统与电网之间的互联互通。
在光伏电站并网系统中,通常会包括光伏组件、逆变器、变压器、配电系统和监控系统等组成部分。
光伏电站并网系统的运行原理是将光伏发电系统产生的直流电转换为交流电,并通过变压器提高电压水平,然后将电能输送到电网中。
在系统运行过程中,逆变器可以对电网的频率、电压和功率进行实时监测和调节,确保光伏电站与电网之间的稳定连接。
在光伏电站并网系统中,储能技术的应用可以有效提高系统的运行效率和稳定性。
通过储能设备的储能和释能,可以实现对光伏发电系统的功率平滑和调度能力的提升,同时减少光伏电站对传统电网的影响,促进光伏发电的可持续发展。
储能技术在光伏电站并网系统中发挥着重要的作用,为光伏电站的智能化和高效运行提供了有力支持。
2.2 储能技术在光伏电站中的应用案例1. 德国Neckarwestheim核电站旁的光伏电站项目:该项目将储能技术与光伏电站结合,实现了可再生能源的高效利用。
大型电化学储能电站在电力系统中的应用

大型电化学储能电站在电力系统中的应用摘要随着用电负荷的波动性越来越大,电力系统供需不平衡现象日益明显,电化学储能系统具有能量存储、快速响应、精确功率跟踪等特性,在电网领域应用备受业界关注;电化学储能在调峰、调频和黑启动等方面对电网提供支撑作用,本文以湖北某大型电化学储能验证了储能在电网支撑作用的印证,提出了应大力发展大型集中式电化学储能以提高电网消纳能力、区域电网运行的安全性和稳定性。
关键词“碳达峰、碳中和”,电化学储能,调峰、调频,黑启动随着社会经济的不断发展,用电负荷的波动性越来越大,电力系统供需不平衡现象日益明显。
高峰电力短缺给当地居民的正常生活和当地经济产业的发展造成了严重的影响,制约了社会经济的发展;低谷负荷一方面给电力系统稳定性控制带来了困难,另一方面也造就了资源的浪费。
随着党中央提出实现“碳达峰、碳中和”目标的重大决策,在着力构建清洁、低碳、安全、高效的能源体系行动计划中,确立了以实施可再生能源替代行动、深化电力体制改革、构建以新能源为主体的新型电力系统为主要方向的重要实施手段与方向。
电化学储能系统具有能量存储、快速响应、精确功率跟踪等特性,在电网领域应用备受业界关注。
一、电化学储能在电力系统作用(1)储能能够为电网运行提供调峰、调频、备用、黑启动、需求响应支撑等多种服务,是提升传统电力系统灵活性、经济性和安全性的重要手段;(2)储能能够显著提高风、光等可再生能源的消纳水平,支撑分布式电力及微网,是推动主体能源由化石能源向可再生能源更替的关键技术;(3)储能能够作为输电网投资升级的替代方案,能够延缓输电网的升级与增容,是提升电网输送能力,降低输变电投资的重要途径;(4)储能能够促进能源生产消费开放共享和灵活交易、实现多能协同,是构建能源互联网,推动电力体制改革和促进能源新业态发展的核心基础。
具体作用详见下表:表1 储能在电力系统中应用二、百兆瓦级大型电化学储能电站在电力系统中的应用百兆瓦级电化学独立储能电站由于其规模大、充放电功率大(100MW以上)、电池容量大(200MWh以上)、充放电时间长(2~4小时),能够响应电源侧和电网侧的多种应用场景需求,对电网和新能源发电具有重大意义。
电储能技术在大型地面光伏电站的应用(总体框架1)

电储能技术在大型地面电站的应用近几十年来,储能技术的研究发展一直受到各国能源、交通、电力、电信等部门和行业的高度重视。
储能技术已被视为电力系统运行过程中“采—发—输—配—用—储”六大环节的重要组成部分,电力系统引入储能技术后,可以有效的实现需求侧管理,不仅能更有效的降低用电成本,还可以促进可再生能源更好的应用,也可作为提高系统稳定性,有效调峰、调频、补偿负荷波动的有效手段。
首先,需要了解储能技术分类和相关特点。
一、储能技术的分类及特点二、世界各主要国家储能技术应用及发展情况:1、世界主要国家运行储能装机排名(主要还是抽蓄储能)。
表一:2016年全球累计运行储能装机TOP10国家2、主要储能技术在世界各个国家的应用情况。
表二:2015年全球各类型储能技术主要装机国家(电化学储能中国马上会跃居世界第一)3、不同储能方式综合数据对比(能量和功率密度、环境效益):4、不同储能方式综合成本分析(功率等级和成本)。
总体来说,目前国际及中国研究发展主要还是集中于超级电容和电池(锂电池、液流电池)上,稳步发展一部分抽蓄。
材料领域的突破才是关键。
四、电储能技术的关键设备1、蓄电池的前世今生。
序号主要先进国家中国备注时间蓄电池类型时间电池类型1 1802年Dr.WilliamCruikshank设计了第一个便于生产制造的电池.1911年我国建厂生产干电池和铅酸蓄电池上海交通部电池厂2 1859年GastonPlanté发明可充电的铅酸电池.1921年第一家专业铅蓄电池厂上海蓄电池厂1)、集中攻关类:新型高效电池储能技术研究(研究水系锂电池、凝胶锂电池、固态锂电池以及锂硫电池技术的电极材料及规模制备技术,新型钠、硫体系储能系统的关键技术,低电阻、高可靠性铅炭电池电极板的制备工艺技术;2)、示范试验类:掌握低成本长寿命储能锂离子电池关键技术,建成20MW/10MWh 钛酸锂电池储能示范系统,并投入示范运行,储能系统循环寿命达到10000 次,成本低于3000 元/kWh。
光伏项目 储能介绍

光伏项目储能介绍光伏项目储能是指在光伏发电系统中,利用储能设备将多余的太阳能电能转化为其他形式的能量,储存起来,以便在需要时释放出来,提高光伏发电的效率和稳定性,实现光伏发电与电网、用户和环境的协调发展。
光伏项目储能的主要应用场景有以下几种:光伏发电并网加储能。
这种场景下,光伏发电系统与电网相连,储能设备可以在光伏发电过剩时向电网输送电能,或在光伏发电不足时从电网获取电能,实现光伏发电与电网的互补,降低对电网的冲击,提高电网的安全性和可靠性,同时也可以享受电网的价格优惠,提高光伏发电的经济性。
光伏发电并网加储能的典型案例有光伏发电并网加储能系统详解。
光伏发电离网加储能。
这种场景下,光伏发电系统与电网完全隔离,储能设备可以在光伏发电过剩时储存电能,或在光伏发电不足时释放电能,实现光伏发电的自给自足,满足用户的用电需求,适用于偏远地区或电网覆盖不到的地方。
光伏发电离网加储能的典型案例有光伏发电中的4种储能技术。
光伏发电微电网加储能。
这种场景下,光伏发电系统与电网既可以并网运行,也可以离网运行,储能设备可以在并网模式下实现光伏发电与电网的互动,或在离网模式下实现光伏发电的自主控制,实现光伏发电的灵活性和多样性,适用于电网不稳定或电力需求变化大的地方。
光伏项目储能的主要技术包括储能设备、储能控制器和储能管理系统。
储能设备是指将电能转化为其他形式的能量并储存起来的装置,常见的有化学储能(如锂电池、液流电池等)、物理储能(如超级电容器、飞轮储能等)和机械储能(如抽水蓄能、压缩空气储能等)。
储能控制器是指控制储能设备与光伏发电系统、电网和用户之间的电能流动的装置,常见的有储能逆变器、储能变流器等。
储能管理系统是指监测和优化储能设备、储能控制器和光伏发电系统的运行状态和参数的软件平台,常见的有储能能量管理系统、储能微电网管理系统等。
光伏项目储能的主要优势有以下几点:提高光伏发电的效率。
储能设备可以平滑光伏发电的波动,提高光伏发电的出力水平,减少光伏发电的弃光现象,提高光伏发电的利用率。
光伏储能作用

光伏储能作用
光伏储能系统在光伏发电系统中起到以下几个关键作用:
1. 稳定电力输出:
光伏发电的输出功率受到光照强度、天气条件和季节变化的影响,具有不稳定性。
储能系统能够储存过剩的电能,并在光照不足或需求高峰时释放,从而提供稳定的电力输出。
2. 削峰填谷:
储能系统可以帮助平衡电网负荷,通过在用电低谷时段储存电能,在用电高峰时段释放,减少对电网峰值负荷的需求,降低电网运行压力和成本。
3. 备用电源:
在电网故障或停电的情况下,光伏储能系统可以作为备用电源,为重要设施和居民生活提供持续的电力供应,提高电力系统的可靠性和韧性。
4. 提升能源利用率:
由于太阳能发电的产量有时可能超过实际需求,储能系统能够避免过度生产的电能被浪费,提高能源的利用率和经济效益。
5. 辅助服务:
储能系统可以提供电网所需的辅助服务,如频率调节、电压支持和黑启动能力,增强电网的稳定性和安全性。
6. 独立供电:
在离网或偏远地区,光伏储能系统可以实现独立供电,为无
电网覆盖或电网不稳定的地方提供可靠的电力。
7. 经济效益:
通过优化储能系统的使用,可以利用电价差异(如峰谷电价)进行套利,或者参与电力市场交易,获取额外的经济收益。
8. 环保减排:
储能系统配合光伏发电,能够进一步推广可再生能源的使用,减少对化石燃料的依赖,降低碳排放,有利于环境保护。
综上所述,光伏储能系统在提高电力系统的灵活性、稳定性、可靠性和可持续性方面都发挥着重要作用。
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电储能技术在大型地面电站的应用近几十年来,储能技术的研究发展一直受到各国能源、交通、电力、电信等部门和行业的高度重视。
储能技术已被视为电力系统运行过程中“采一发一输一配一用一储"六大环节的重要组成部分,电力系统引入储能技术后,可以有效的实现需求侧管理,不仅能更有效的降低用电成本,还可以促进可再生能源更好的应用,也可作为提高系统稳定性,有效调峰、调频、补偿负荷波动的有效手段。
首先,需要了解储能技术分类和相关特点。
一、储能技术的分类及特点二、世界各主要国家储能技术应用及发展情况:1、世界主要国家运行储能装机排名(主要还是抽蓄储能)。
表一:年全球累计运行储能装机国家2、主要储能技术在世界各个国家的应用情况。
2015(电化学储能中国马上会跃居世界第一)3、不同储能方式综合数据对比(能量和功率密度、环境效益):4、不同储能方式综合成本分析(功率等级和成本)。
总体来说,目前国际及中国研究发展主要还是集中于超级电容和电池(锂电池、液流电池)上,稳步发展一部分抽蓄。
材料领域的突破才是关键。
四、电储能技术的关键设备1、蓄电池的前世今生。
2、中国能源科技“十三五”规划对储能电池的重点发展方向:1)、集中攻关类:新型高效电池储能技术研究(研究水系锂电池、凝胶锂电池、固态锂电池以及锂硫电池技术的电极材料及规模制备技术,新型钠、硫体系储能系统的关键技术,低电阻、高可靠性铅炭电池电极板的制备工艺技术;2)、示范试验类:掌握低成本长寿命储能锂离子电池关键技术,建成20MW/10MWh钛酸锂电池储能示范系统,并投入示范运行,储能系统循环寿命达到10000次,成本低于3000元/kWho3)、公关试验类:MW级以上大容量钠硫电池储能装置示范验证;4)、应用推广类全机液流电池储能产业化技术研究目标:实施百兆瓦以上级全国产化材料全机液流电池储能装置示范应用工程;建造300MW/年液流电池产业化基地,实现规模化生产。
五、中国电储能技术及产业发展发展情况1、我国电储能技术政策引导及主要形势:从电储能政策及引导支持情况来看:国外的储能政策环境相对完善,我国仍在不断摸索和建立过程中。
根据对国内外储能相关政策的收集梳理,和储能直接、间接相关的政策主要是八大类,包括:(1)可再生能源上网电价;(2)峰谷电价;(3)储能技术研发支持政策;(4)储能的发展规划;(5)配备储能的分布式发电激励政策;(6)储能系统安装的税收减免、(7)储能电价支持等。
(8)储能先进技术研究、应用、示范工程等政策支持。
2、我国电储能技术应用领域和类型:我国当前处在逐步建立政策体系过程中,有一些积累,但还有工作需要完善。
2.1储能在电力系统应用主要分为五大领域:(1)发电,(2)辅助服务,(3)输配电,(4)可再生能源,(5)用户领域。
2.2储能在电力系统应用的17种类型:(I)辅助动态运行、(2)取代或延缓新建机组、(3)调频、(4)电压支持、(5)调峰、(6)备用容量、(7)无功支持、(8)缓解线路阻塞、(9)延缓输配电网升级、(10)备用电源、(II)可再生能源平滑输出/削峰填谷、(12)爬坡率控制、(13)用户分时电价管理、(14)容量费用管理、(15)电能质量、(16)紧急备用、(17)需求侧管理等。
3、我国电储能技术发展的突出特点。
3.1电储能技术总体发展时间不长,国家开始重视并采取政策支持是《能源科技“十五"计划》开始,大力研发及政策落地是“十二五"末到“十三五"初。
3.2目前我国的原创技术仍然在成长和高速发展阶段,而且国家政策引导和支持力度在逐年加大。
3.3行业和市场正在逐步培养并迅速扩张,电储能应用和发张将有非常美好的前景和期待。
3.4总体发展脉络仍然没有摆脱办法和政策跟着问题产生后想办法解决问题的传统循环。
3. 5总体政策导向和支持力度还远远不够,行业及市场存在的问题依然很多,尤其科研、技术、资金的投入还远远不够。
核心技术和应用管理尚在初级阶段。
3. 6电储能在新能源、新能源交通、智能微网的扩大应用和推广将势不可挡,未来市场很大。
六、针对电化学储能技术的主要特点对比:1、电化学储能电池的宏观对比。
(1)、铅酸电池:是一种电极主要由铅及其氧化物制成,电解液是硫酸溶液的蓄电池。
目前在世界上应用广泛,循环寿命可达1000次左右,效率能达到80%-90%,性价比高,常用于电力系统的事故电源或备用电源。
不足之处:如果深度、快速大功率放电时,可用容量会下降。
其特点是能量密度低,寿命短。
铅酸电池今年通过将具有超级活性的炭材料添加到铅酸电池的负极板上,将其循环寿命提高很多。
(2)、锂离子电池:是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。
主要应用于便携式的移动设备中,其效率可达95%以上,放电时间可达数小时,循环次数可达5000次或更多,响应快速,是电池中能量最高的实用性电池,目前来说用的最多。
近年来技术也在不断进行升级,正负极材料也有多种应用。
市场上主流的动力锂电池分为三大类:钻酸锂电池、镒酸锂电池和磷酸铁锂电池。
前者能量密度高,但是安全性稍差,后者相反,国内电动汽车比如比亚迪,目前大多采用磷酸铁锂电池。
但是好像老外都在玩三元锂电池和磷酸铁锂电池。
锂硫电池也很火,是以硫元素作为正极、金属锂作为负极的一种电池,其但如何大幅提高理论比能量密度可达2600wh/kg,实际能量密度可达450wh/kgo该电池的充放电循环寿命、使用安全性也是很大的问题。
不足之处:存在价格高(4元/wh)、过充导致发热、燃烧等安全性问题,需要进行充电保护。
(3)、钠硫电池:是一种以金属钠为负极、硫为正极、陶瓷管为电解质隔膜的二次电池。
循环周期可达到4500次,放电时间6-7小时,周期往返效率75%,能量密度高,响应时间快。
目前在日本、德国、法国、美国等地已建有200多处此类储能电站,主要用于负荷调平,移峰和改善电能质量。
不足之处:因为使用液态钠,运行于高温下,容易燃烧。
而且万一电网没电了,还需要柴油发电机帮助维持高温,或者帮助满足电池降温的条件。
(4)、液流电池:利用正负极电解液分开,各自循环的一种高性能蓄电池。
电池的功率和能量是不相关的,储存的能量取决于储存罐的大小,因而可以储存长达数小时至数天的能量,容量可达MW级。
这个电池有多个体系,如铁钩体系,锌漠体系、多硫化钠漠体系以及全机体系,其中帆电池最火吧。
不足之处:电池体积太大;电池对环境温度要求太高;价格贵(这个可能是短期现象吧);系统复杂(又是泵又是管路什么的,这不像锂电等非液流电池那么简单)。
电池储能都存在或多或少的环保问题。
2、针对当前市场核心主流蓄电池产品主要技术指标和参数对比:表三:当前主流电化学储能电池关键参数对比(国际可再生能源署称,去年,锂离子电池占新增储能方案的50%。
到2025年,锂离子电池将继续占据主导地位,占全球电力电池储能部署的80%。
)七、锂离子电池工作原理。
1、锂离子电池化学反应及正负极反应原理:正极反应:放电时锂离子嵌入,充电时锂离子脱嵌。
ChargeL1C0O2 v f Lii.x CoOz 十xLi* ■ xe-Discharge负极反应:放电时锂离子脱插,充电时锂离子插入。
ChargeC - xLi* + xe- < ・ CLixDischarge电池总反应ChargeLiCoO2+C , * Ut-x CoOz + CLixDischarge以炭材料为负极,以含锂的化合物作正极的锂电池,在充放电过程中,没有金属锂存在,只有锂离子,这就是锂离子电池。
当对电池进行充电时,电池的正极上有锂离子生成,生成的锂离子经过电解液运动到负极。
而作为负极的碳呈层状结构,它有很多微孔,达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。
同样,当对电池进行放电时(即我们使用电池的过程),嵌在负极碳层中的锂离子脱出,又运动回正极。
回正极的锂离子越多,放电容量越高。
我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。
一般锂电池充电电流设定在0.2C至1C之间,电流越大,充电越快,同时电池发热也越大。
而且,过大的电流充电,容量不够满,因为电池内部的电化学反应需要时间。
就跟倒啤酒一样,倒太快的话会产生泡沫,反而不满。
正极正极材料:可选正极材料很多,目前主流产品多采用锂铁磷酸盐。
正极反应:放电时锂离子嵌入,充电时锂离子脱嵌。
充电时:LiFePO?— Lil-xFePO? + xLi + xe放电时:Lil-xFePO?+ xLi + xe —LiFePO?不同的正极材料对照:负极负极材料:多采用石墨。
新的研究发现钛酸盐可能是更好的材料。
负极反应:放电时锂离子脱插,充电时锂离子插入。
充电时:xLi + xe + 6C -*LixC6放电时:LixC6 - xLi + xe + 6C锂离子电池是一种二次电池(充电电池),它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。
在充放电过程中,Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌:充电池时,Li+从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极, 负极处于富锂状态;放电时则相反。
电池一般采用含有锂元素的材料作为电极,是现代高性能电池的代表。
2、锂离子电池主要组成部分(1)正极一一活性物质一般为镒酸锂或者钻酸锂,竦钻镒酸锂材料,导电集流体使用厚度10-20微米的电解铝箔。
(2) ------- 隔膜种经特殊成型的高分子薄膜,薄膜有微孔结构,可以让锂离子自由通过,而电子不能通过。
(3)负极一一活性物质为石墨,或近似石墨结构的碳,导电集流体使用厚度7-15微米的电解铜箔。
(4)有机电解液——溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂,聚合物的则使用凝胶状电解液。
(5)电池外壳一一分为钢壳(方型很少使用)、铝壳、镀锲铁壳(圆柱电池使用)、铝塑膜(软包装)等,还有电池的盖帽,也是电池的正负极引出端。
3、锂离子电池突出应用优点(1)电压高:单体电池的工作电压高达3. 7-3. 8V (磷酸铁锂的是3.2V),是 Ni-Cd、Ni-MH 电池的 3 倍。
(2)比能量大:能达到的实际比能量为555Wh/kg左右,即材料能达到150inAh/g以上的比容量(3—4倍于Ni-Cd, 2—3倍于Ni-MH), 已接近于其理论值的约88%。
(3)循环寿命长:一般均可达到500次以上,甚至1000次以上,磷酸铁锂的可以达到2000次以上。
对于小电流放电的电器,电池的使用期限,将倍增电器的竞争力。
(4)安全性能好:无公害,无记忆效应.作为Li-ion前身的锂电池,因金属锂易形成枝晶发生短路,缩减了其应用领域:Li-ion中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素:部分工艺(如烧结式)的Ni-Cd电池存在的一大弊病为“记忆效应”,严重束缚电池的使用,但Li-ion根本不存在这方面的问题。