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  • 一文读懂新能源电池种类分析及未来趋势
      • 一文读懂新能源电池种类分析及未来趋势
        • 2024-04-19 06:32:40
        • 新能源技术与材料
      • 众所周知,储能可以分为机械储能和化学储能。而机械储能又可以分为抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能;化学储能(也就是我们平常说的电池)可以分为铅酸电池、镍系电池、锂系电池、液流电池、钠硫电池。


        铅酸电池:是一种电极重要由铅及其氧化物制成,电解液是硫酸溶液的蓄电池。铅酸电池放电状态下,正极重要成分为二氧化铅,负极重要成分为铅;充电状态下,正负极的重要成分均为硫酸铅。铅酸电池优点重要有:安全密封、泄气系统、维护简单、使用寿命长、质量稳定、可靠性高;缺点就是铅的污染较大,能量密度低(也就是过于笨重)。

        镍系电池:镍氢电池是一种性能良好的蓄电池。镍氢电池正极活性物质为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。镍系电池优点有:能量密度高、充放电速度快、重量轻、寿命长、无环境污染;缺点就是轻微记忆效应、管理问题较多、易形成单体电池隔板熔化。

        锂系电池: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,由于锂金属的化学特性非常活泼,使得锂金属的加工、保存、使用,对环境要求非常高。随着科学技术的发展,现在锂离子电池已经成为了主流。

        其重要优点有:使用寿命长、储存能量密度高、重量轻、适应力强;缺点就是安全性差、易爆炸、成本高、使用条件受限制。

        液流电池:液流储能电池是一类适合于固定式大规模储能(蓄电)的装置,相比于目前常用的铅酸蓄电池、镍镉电池等二次蓄电池,具有功率和储能容量可独立设计(储能介质存储在电池外部)、效率高、寿命长、可深度放电、环境友好等优点,是规模储能技术的首选技术之一。液流电池优点有:布局灵活、循环寿命长、反应快次、不会出现有害的发射;缺点就是能量密度相差很大。

        钠硫电池: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。在一定的工作度下,钠离子透过电解质隔膜与硫之间发生的可逆反应,形成能量的释放和储存。钠离子电池优缺点:比能量高达760Wh/kg、没有自放电现象、放电效率几乎可达100%、寿命可以达到10~15年;缺点就是高温350ºC熔解硫和钠。

        三元锂离子电池:三元聚合物锂离子电池是指正极材料使用镍钴锰酸锂(Li(NiCoMn)O2)三元正极材料的锂离子电池,三元复合正极材料是以镍盐、钴盐、锰盐为原料,里面镍钴锰的比例可以根据实际要调整,三元材料做正极的电池相关于钴酸锂离子电池安全性高,但是电压太低,用在手机上(手机截止电压一般在3.0V左右)会有明显的容量不足的感觉。三元锂离子电池优点有:循环性能好;缺点就是使用有所限制

        磷酸铁锂:磷酸铁锂离子电池,是指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重要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。其中钴酸锂是目前绝大多数锂离子电池使用的正极材料。磷酸铁锂优点有:安全性能的改善、寿命的改善、高温性能好、大容量、无记忆效应、重量轻、环保;缺点就是会引起微短路、能量密度较低、制造成本较高、产品一致性差、知识产权问题。

        以上内容就是常见的储能电池分类,当然了储能电池还有其它的一些相关知识和如何对电池分类,为什么要对储能电池分类等知识,下面我们简单了解一下吧。

        1.什么叫电池?

        电池(Batteries)是一种能量转化与储存的装置,它通过反应,将化学能或物理能转化为电能。根据电池转化能量的不同,可以将电池分为化学电池和物理电池。


        化学电池或化学电源就是将化学能转化为电能的装置。它由两种不同成分的电化学活性电极分别组成正负极,由一种能提供媒体传导作用的化学物质作为电解质,当连接在某一外部载体上时,通过转换其内部的化学能提供电能。

        物理电池就是将物理能转化为电能的装置。

        2.一次电池与二次电池的有哪些区别?

        最主要的区别是活性物质的不同,二次电池的活性物质可逆,而一次电池的活性物质并不可逆。一次电池的自放电远小于二次电池,但内阻远比二次电池大,因此负载能力较低,此外,一次电池的质量比容量和体积比容量均大于一般充电电池。

        3.镍氢电池的电化学原理是什么?

        镍氢电池采用Ni氧化物作为正极,储氢金属作为负极,碱液(主要为KOH)作为电解液,镍氢电池充电时:

        正极反应:Ni(OH)2 + OH- → NiOOH + H2O–e-

        负极反应:M+H2O +e-→ MH+ OH-

        镍氢电池放电时:

        正极反应:NiOOH + H2O+e- → Ni(OH)2 + OH-

        负极反应:MH+OH- →M+H2O+e-

        4.锂离子电池的电化学原理是什么?

        锂离子电池正极主要成分为LiCoO2,负极主要为C,充电时,

        正极反应:LiCoO2 → Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-

        负极反应:C + xLi+ + xe- → CLix

        电池总反应:LiCoO2 + 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IEC标准:镍氢电池的标准为IEC61951-2:2003;锂离子电池行业一般依据UL或者国家标准。

        电池常用国家标准:镍氢电池的标准为GB/T15100_1994,GB/T18288_2000; 锂电池的标准为GB/T10077_1998,YD/T998_1999,GB/T18287_2000。

        另外,电池常用标准也有日本工业标准JIS C 关于电池的标准。

        IEC即国际电工委员会(International Electrical Commission),是由各国电工委员会组成的世界性标准化组织,其目的是为了促进世界电工电子领域的标准化。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组成是什么?

        镍氢电池的主要组成为:正极片(镍氧化物)、负极片(储氢合金)、电解液(主要为KOH)、隔膜纸、密封圈、正极帽、电池壳等。

        7.锂离子电池的主要结构组成是什么?

        锂离子电池的主要组成为:电池上下盖、正极片(活性物质为氧化锂钴)、隔膜(一种特殊的复合膜)、负极(活性物质为碳)、有机电解液、电池壳(分为钢壳和铝壳两种)等。

        8.什么是电池内阻?

        是指电池在工作时,电流流过电池内部所受到的阻力。由欧姆内阻与极化内阻两部分组成。电池内阻大,会导致电池放电工作电压降低,放电时间缩短。内阻大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素的影响。是衡量电池性能的一个重要参数。注:一般以充电态内阻为标准。测量电池的内阻需用专用内阻仪测量,而不能用万用表欧姆档测量。

        9.什么是标称电压?

        电池的标称电压指的是在正常工作过程中表现出来的电压, 二次镍镉镍氢电池标称电压为1.2V;二次锂电池标称电压为3.6V。

        10.什么是开路电压?

        开路电压是指电池在非工作状态下即电路无电流流过时,电池正负极之间的电势差。 工作电压又称端电压,是指电池在工作状态下即电路中有电流过时电池正负极之间电势差。

        11.什么是电池的容量?

        电池的容量有额定容量和实际容量之分。电池的额定容量是指设计与制造电池时规定或保证电池在一定的放电条件下,应该放出最低限度的电量。IEC标准规定镍镉和镍氢电池在20℃±5℃环境下,以0.1C充电16小时后以0.2C放电至1.0V时所放出的电量为电池的额定容量,以C5表示。而对于锂离子电池,则规定在常温、恒流(1C)—恒压(4.2V)控制的充电条件下充电3 h,再以0.2C放电至2.75V时所放出的电量为其额定容量,而电池的实际容量是指电池在一定的放电条件下所放出的实际电量,主要受放电倍率和温度的影响(故严格来讲,电池容量应指明充放电条件)。电池容量的单位有Ah,mAh(1Ah=1000mAh).

        12.什么是电池的放电残余容量?

        当对可充电电池用大电流(如1C或以上)放电时,由于电流过大使内部扩散速率存在的“瓶颈效应”,致使电池在容量未能完全放出时已到达终点电压,再用小电流如0.2C还能继续放电,直至1.0V/支(镍镉和镍氢电池)和3.0V/支(锂电池)时所放出的容量称为残余容量。

        13.什么是放电平台?

        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,电池的工作电压比较平稳的电压范围,其数值与放电电流有关,电流越大,其数值就越低。锂离子电池的放电平台一般是恒压充到电压为4.2V且电流小于0.01C时停充电,然后搁置10分钟,在任何们率的放电电流下下放电至3.6V时的放电时间,是衡量电池好坏的重要标准。

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