一文读懂新能源电池种类分析及未来趋势
众所周知,储能可分为机械储能和化学储能。 机械储能可分为抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能; 化学储能(也就是我们通常所说的电池)可分为铅酸电池、镍电池、锂电池、液流电池。 电池、钠硫电池。
铅酸蓄电池:电极主要由铅及其氧化物制成,电解液为硫酸溶液的电池。 铅酸电池在放电状态下,正极的重要成分是二氧化铅,负极的重要成分是铅; 在充电状态下,正极和负极的重要成分都是硫酸铅。 铅酸蓄电池的主要优点是:安全密封、排气系统、维护简单、使用寿命长、质量稳定、可靠性高; 缺点是铅污染较大,能量密度低(即体积太大)。
镍电池:镍氢电池是一种性能良好的电池。 镍氢电池的正极活性物质为Ni(OH)2(称NiO电极),负极活性物质为金属氢化物,也称储氢合金(电极称储氢电极),电解液为6mol /L氢氧化钾溶液。 镍基电池的优点包括:能量密度高、充放电速度快、重量轻、寿命长、无环境污染; 缺点是记忆效应轻微,管理问题较多,单电池隔膜易熔化。
锂电池:锂离子电池是以锂金属或锂合金为负极材料,使用非水电解质溶液的电池。 由于锂金属的化学性质非常活跃,锂金属的加工、储存和使用对环境有害。 要求非常高。 随着科学技术的发展,锂离子电池现已成为主流。
其重要优点是:使用寿命长、存储能量密度高、重量轻、适应性强; 其缺点是安全性差、易爆炸、成本高、使用条件有限。
液流电池:液流储能电池是一类适合固定大规模储能(储电)的装置。 与目前常用的铅酸电池、镍镉电池等二次电池相比,具有动力和储能能力,容量可独立设计(储能介质存储在电池外部),效率高,寿命长,深度放电能力强,环保。 是大规模储能技术的首选技术之一。 液流电池的优点包括:布局灵活、循环寿命长、响应速度快、无有害排放; 缺点是能量密度变化较大。
钠硫电池:钠硫电池是以金属钠为负极、硫磺为正极、陶瓷管作为电解质隔膜的二次电池。 在一定的工作温度下,钠离子透过电解质膜与硫发生可逆反应,从而释放和储存能量。 钠离子电池的优缺点:比能量高达760Wh/kg,无自放电现象,放电效率几乎可以达到100%,寿命可以达到10~15年; 缺点是硫和钠在350℃高温下熔化。
三元锂离子电池:三元聚合物锂离子电池是指采用镍钴锰酸锂(Li()O2)作为正极材料的锂离子电池。 三元复合正极材料由镍盐和钴盐制成。 、以锰盐为原料,其中镍、钴、锰的比例可根据实际需要进行调整。 以三元材料为正极的电池比钴酸锂电池更安全,但电压太低,用在手机上(手机截止电压一般(3.0V左右)会有明显的三元锂离子电池的优点是:循环性能好;缺点是用途受到限制;
磷酸铁锂:磷酸铁锂电池是指采用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。 锂离子电池的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等,其中钴酸锂是目前大多数锂离子电池使用的正极材料。 磷酸铁锂的优点包括:安全性能提高、寿命提高、高温性能好、容量大、无记忆效应、重量轻、环保; 缺点是会导致微短路、能量密度低、制造成本高、产品一致性差异和知识产权问题。
以上内容是储能电池的常见分类。 当然,关于储能电池以及电池如何分类还有其他相关知识。 为什么要对储能电池进行分类? 下面让我们简单地看一下它们。
1.什么是电池?
电池()是一种能量转换和储存装置,通过反应将化学能或物理能转换成电能。 根据电池能量转换的不同,电池可分为化学电池和物理电池。
化学电池或化学电源是将化学能转化为电能的装置。 它由两个不同成分的电化学活性电极组成,分别为正极和负极。 使用能够提供介质传导的化学物质作为电解质。 当连接到外部载体时,它通过转换其内部化学能来提供电能。 。
物理电池是一种将物理能转化为电能的装置。
2.一次电池和二次电池有什么区别?
主要区别是活性物质的不同。 二次电池的活性材料是可逆的,而一次电池的活性材料是不可逆的。 一次电池的自放电比二次电池小得多,但内阻比二次电池大得多,因此负载容量较低。 另外,一次电池的质量比容量和体积比容量大于一般的可充电电池。
3、镍氢电池的电化学原理是什么?
镍氢电池以氧化镍为正极,储氢金属为负极,碱溶液(主要是KOH)为电解液。 镍氢电池充电时:
正极反应:Ni(OH)2 + OH- → NiOOH + H2O–e-
负反应:M+H2O +e-→ MH+ OH-
镍氢电池放电时:
正极反应:NiOOH + H2O+e- → Ni(OH)2 + OH-
阴性反应:MH+OH-→M+H2O+e-
4. 锂离子电池的电化学原理是什么?
锂离子电池正极的主要成分是,负极主要是C。充电时,
正反应: → Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-
阴性反应:C + xLi+ + xe- → CLix
电池总反应:+C→Li1-xCoO2+CLix
放电时发生上述反应的逆反应。
5、电池常用的标准有哪些?
电池常用的IEC标准:镍氢电池标准为-2:2003; 锂离子电池行业一般遵循UL或国家标准。
电池常用的国家标准:镍氢电池的标准有GB/、GB/; 锂电池的标准有GB/、YD/、GB/。
此外,电池常用的标准还包括电池的日本工业标准JIS C标准。
IEC,即国际电工委员会( ),是由各国电工委员会组成的世界性标准化组织。 其目的是促进世界电气和电子领域的标准化。 IEC标准是由国际电工委员会制定的标准。
6、镍氢电池的主要结构部件有哪些?
镍氢电池的主要组成部分有:正极片(氧化镍)、负极片(储氢合金)、电解液(主要是KOH)、隔膜纸、密封圈、正极帽、电池外壳等。
7、锂离子电池的主要结构部件有哪些?
锂离子电池的主要组成部分有:电池上下盖、正极片(活性物质为钴酸锂)、隔膜(一种特殊复合膜)、负极(活性物质为碳)、有机电解液、电池壳(分为钢壳和铝壳)等。
8.什么是电池内阻?
是指电池工作时对电池内部流过电流的阻力。 它由欧姆内阻和极化内阻两部分组成。 电池内阻过大,会导致电池放电工作电压下降,放电时间缩短。 内阻主要受电池材料、制造工艺、电池结构等因素影响。 它是衡量电池性能的重要参数。 注:一般以充电状态下的内阻为标准。 测量电池的内阻需要使用专门的内阻仪来测量,而不是使用万用表的欧姆量程。
9.标称电压是多少?
电池的标称电压是指正常工作时显示的电压。 二次镍镉镍氢电池标称电压为1.2V; 二次锂电池的标称电压为3.6V。
10.什么是开路电压?
开路电压是指电池不工作时,即电路中没有电流流过时,电池正负极之间的电位差。 工作电压又称端电压,是指电池处于工作状态,即电路中有电流时,电池正负极之间的电位差。
11.电池的容量是多少?
电池的容量分为额定容量和实际容量。 电池的额定容量是指在设计和制造电池时规定或保证电池在一定的放电条件下应放出的最小电量。 IEC标准规定,镍镉、镍氢电池在20℃±5℃的环境下,以0.1C充电16小时,以0.2C放电至1.0V时所释放的电量为电池的额定容量,表示为C5。 对于锂离子电池,规定在常温、恒流(1C)-恒压(4.2V)控制充电条件下充电3小时,然后以0.2C放电至2.75V为额定容量。 电池的实际容量是指电池在一定的放电条件下实际释放的电量,主要受放电倍率和温度的影响(所以严格来说,电池容量应该指定充放电条件)。 电池容量的单位为Ah、mAh(1Ah=)。
12.什么是电池的放电剩余容量?
当充电电池以大电流(如1C或以上)放电时,由于过大的电流造成的内部扩散速率的“瓶颈效应”,在容量完全放电之前,电池已达到终止电压。 如果电池以小电流放电,如可以以0.2C持续放电,直至1.0V/节(镍镉、镍氢电池)和3.0V/节(锂电池)释放的容量达到称为剩余容量。
13.什么是卸货平台?
镍氢充电电池的放电平台通常是指电池在一定的放电制度下放电时,电池工作电压相对稳定的电压范围。 其值与放电电流有关。 电流越大,该值越低。 锂离子电池的放电平台一般采用恒压充电,直至电压为4.2V,电流小于0.01C。 停止充电,然后放置 10 分钟。 放电时间是在任意倍率下将放电电流放电至3.6V时测定的。 电池质量的重要标准。