Aplicación de la pila de litio pila de iones de litio

En este artículo, nos centraremos en la batería de iones de litio de potencia y, al final, analizaremos las diferencias entre la batería de iones de litio de potencia y la batería de iones de litio de almacenamiento de energía.

Capítulo 1: Características de la batería de iones de litio de potencia

En primer lugar, la razón por la batería de litio es que las ventajas de sí mismo. En comparación con la batería de plomo-ácido, Ni MH y Ni Cd, tiene un alto voltaje de trabajo, alta densidad de energía, pequeño volumen, peso ligero, larga vida de ciclo, baja tasa de autodescarga, sin efecto memoria y sin contaminación.

Batería de litio

Debido a las características enumeradas, la batería de litio tiene ventajas únicas:

Gran energía y ritmo de trabajo

La tensión de trabajo de una sola batería puede alcanzar los 3,7 V, que es tres veces la de las baterías de Ni Cd, Ni MH y casi dos veces la de las baterías de plomo-ácido. Esta es también una razón importante para la alta energía específica de la batería de litio.

Velocidad de carga y descarga

La velocidad de carga y descarga de la batería de energía de litio es muy rápida, lo que puede proporcionar energía suficiente para el equipo en poco tiempo.

Larga vida útil

El número de ciclos puede llegar a 1000 veces. Si la capacidad se mantiene en 80%, el número de ciclos de carga y descarga puede llegar a más de 800, y la vida útil puede alcanzar los 3-5 años, que es aproximadamente 2-3 veces la de las baterías de plomo-ácido. Con la innovación tecnológica y la mejora de la producción cuantitativa y el proceso de producción de las baterías de litio, la vida útil de las baterías de litio será cada vez más larga, y la rentabilidad de las baterías de litio será cada vez mayor.

Temperatura de trabajo

La batería de litio tiene un amplio rango de temperatura de trabajo y un buen rendimiento a bajas temperaturas. Puede funcionar entre - 20 ℃ y + 55 ℃, y es especialmente adecuada para su uso a bajas temperaturas. A baja temperatura, el rendimiento de la batería de plomo y la batería de Ni MH se reducirá en gran medida debido a la mala fluidez del electrolito.

Capítulo 2: Materiales y ventajas de las pilas de iones de litio

Para la batería de litio, existen principalmente dos materiales: el fosfato de hierro y los materiales ternarios.

El voltaje de una pila de litio fosfato de hierro es de 3,2 V.

• Batería de litio hierro fosfato

Coste: El coste de las materias primas es inferior al de la batería ternaria de litio, y como la batería de litio hierro fosfato no contiene metales pesados ni metales raros, es fácil de obtener y no contamina el medio ambiente.

Circularidad: La batería de litio-hierro-fosfato tiene una mejor circularidad y un ciclo de vida más largo.

Seguridad: La batería LFP se considera una batería "segura", pero esta afirmación no es exacta. Porque todas las baterías de litio tienen un proceso de fuga térmica similar, aunque la temperatura que puede alcanzar la fuga térmica es diferente. Sólo debemos admitir que, entre todas las baterías de litio, la batería de litio hierro fosfato tiene una tolerancia relativamente buena a algunas condiciones limitadas, como la sobrecarga y las altas temperaturas.

El voltaje de una pila ternaria de litio es de 3,7 V.

• Batería de litio ternaria

Alta densidad energética: Comparada con la batería de litio hierro fosfato, la batería ternaria de litio tiene mayor densidad energética, por lo que también tiene menor volumen y peso.

Alta velocidad de carga: El voltaje de trabajo de la batería de litio ternaria simple es de 3,7 V, y tiene una mayor densidad de energía que también puede influir en su velocidad de carga.

Resistencia a las bajas temperaturas: En comparación con la batería de litio hierro fosfato, a baja temperatura, la batería ternaria de litio tiene una buena resistencia a las bajas temperaturas.

Capítulo 3: Clasificación de las formas de las pilas de iones de litio

Debido al tamaño, el espacio u otras razones de la aplicación, la batería de litio necesita adaptarse a diferentes formas. Generalmente, la batería de litio tiene tres formas: columnar, cuadrado y paquete suave.

• Columnar

Las ventajas de las celdas cilíndricas son una tecnología de producción madura, una alta eficiencia de producción, un bajo coste del pack, un alto rendimiento de la batería, buena consistencia, fácil de combinar en varias formas y tiene una alta tasa de disipación de calor.

Sin embargo, tiene las limitaciones de que, una vez formado el paquete de baterías, la densidad energética del sistema disminuirá más y su peso será mayor.

• Cuadrado

La batería cuadrada de litio suele estar fabricada con materiales de acero inoxidable, plástico o aluminio, y se utiliza mucho en el sector de los vehículos eléctricos. La ventaja de la pila cuadrada grande radica en que tiene menos puntos de conexión y mayor potencia. Menos puntos de conexión también significan menor riesgo de fallo de la batería.

Además, sus características de alta velocidad de carga y descarga, larga vida útil, buenas prestaciones de seguridad y menor disminución de la densidad energética la convierten en una opción muy popular.

• Paquete blando

La célula de paquete blando puede fabricarse con diversas formas, lo que resulta adecuado para una gran variedad de sistemas de montaje. Tiene las ventajas de ser ligera, ocupar poco espacio y reducir la densidad energética tras formar la batería.

Pero la mayor desventaja es su escasa consistencia. Cuando el paquete blando se aplica en el módulo, la presión auxiliar es necesaria para suprimir el cambio de volumen y obtener un mejor rendimiento de la vida útil, y la presión auxiliar debe ser la misma en toda la célula. Si la presión no es constante, el movimiento de los iones de litio en la célula se verá limitado, lo que provocará un aumento de la impedancia de la célula, un acortamiento de su vida útil e incluso la formación de dendritas de litio, lo que conducirá a un fallo de seguridad.

Además, la célula de paquete blando está empaquetada con polímero, que es relativamente fácil de dañar en el proceso de montaje de la célula, por lo que hay que tener cuidado durante la operación.

Capítulo 4: Aplicación de las pilas de iones de litio

Hoy en día, las baterías de litio se utilizan en muchos ámbitos: vehículos eléctricos, vehículos eléctricos de dos ruedas y triciclos, barcos, carritos de golf, carretillas elevadoras, vehículos de limpieza, etc.

Capítulo 5: Batería de iones de litio de potencia VS Batería de iones de litio de almacenamiento de energía

En función de los distintos escenarios de aplicación, además de la batería de iones de litio de potencia, existe otro tipo de batería de iones de litio de almacenamiento de energía. En comparación con la batería de iones de litio de potencia, la batería de iones de litio de almacenamiento de energía tiene mayores exigencias de vida útil. La vida útil de los nuevos camiones de energía suele ser de 5-8 años, mientras que la vida útil de los proyectos de almacenamiento de energía suele ser superior a 10 años. La vida útil de una batería de iones de litio es de 1.000 a 2.000 veces, mientras que la de una batería de litio para almacenamiento de energía suele ser de más de 3.500 veces.

Además, existen otras diferencias entre la batería de iones de litio de potencia y la batería de litio de almacenamiento de energía:

• Industria de aplicación

La batería de iones de litio de potencia se utiliza para la alimentación eléctrica de vehículos eléctricos, bicicletas eléctricas, motocicletas eléctricas, equipos y herramientas eléctricas; se utiliza para la transmisión de energía y la estación de energía de transformación para proporcionar corriente de conmutación para las unidades de potencia; la batería de iones de litio de potencia se utiliza para la alimentación eléctrica de vehículos eléctricos, bicicletas eléctricas, motocicletas eléctricas, o se utiliza como power wheels batería, batería de equipos y herramientas eléctricas, batería hoverboard etc.

El pack de baterías de litio para almacenamiento de energía se utiliza principalmente en centrales hidroeléctricas, de energía contra incendios, de energía eólica y solar, servicios auxiliares de energía de modulación de frecuencia y recorte de picos, productos digitales, productos de energía, médicos y de seguridad, y suministro de energía SAI.

• Tasa C

Como fuente de alimentación móvil, la batería de iones de litio tiene elevados requisitos de densidad energética en volumen (y masa) bajo la premisa de la seguridad, con el fin de lograr una resistencia más duradera. Al mismo tiempo, los usuarios también esperan que los vehículos eléctricos puedan cargarse de forma segura y rápida. Por lo tanto, las baterías de litio energéticas tienen elevados requisitos de densidad de energía y potencia. Sólo por motivos de seguridad, se suelen utilizar baterías energéticas con una capacidad de carga y descarga de aproximadamente 1C.

La mayoría de los dispositivos de almacenamiento de energía no necesitan moverse, por lo que no hay un requisito directo de densidad energética, que suele ser de 0,2C y 0,5C.

La preparación de la batería de almacenamiento de energía hace hincapié en la capacidad, especialmente en la estabilidad de funcionamiento y la vida útil del ciclo. Debe prestarse más atención a la consistencia de los módulos de la batería. En cuanto a los materiales de las baterías, debe prestarse atención a la tasa de expansión y la densidad energética, así como a la uniformidad del rendimiento de los materiales de los electrodos, a fin de perseguir la larga vida útil y el bajo coste de todo el equipo de almacenamiento de energía.

• Ciclo de vida

En comparación con la batería de iones de litio de potencia, la batería de iones de litio de almacenamiento de energía tiene mayores requisitos de vida útil. La vida útil de los vehículos de nueva generación suele ser de entre 5 y 8 años, mientras que la de los proyectos de almacenamiento de energía suele ser de más de 10 años. El ciclo de vida de una batería de iones de litio es de 1.000 a 2.000 veces, mientras que el de una batería de litio para almacenamiento de energía suele ser de más de 3.500 veces. Esperamos desarrollar una nueva tecnología de regeneración de la operación y el mantenimiento para lograr una vida útil ultralarga del almacenamiento de energía.

• Capacidad de la batería

En el caso de la batería nueva, y utilizar un medidor de descarga para probar la capacidad de la batería, veremos la capacidad de las baterías de litio de potencia general es de alrededor de 1000-1500mAh.

Además, debido a que la batería de litio de almacenamiento de energía se utiliza para la batería de litio de almacenamiento de energía, la capacidad será mayor, siempre con la capacidad de más de 2000 mAh, algunos pueden llegar a 3400 mAh.

• Ubicación del sistema de gestión de la batería

En la aplicación de almacenamiento de energía, la batería de litio de almacenamiento de energía sólo se comunica con el convertidor de almacenamiento de energía a alta tensión, el convertidor toma energía de la red eléctrica del aire acondicionado para cargar el paquete de baterías; o el paquete de baterías suministra energía al convertidor, y la energía eléctrica se convierte en CA a través del convertidor y se envía a la red eléctrica de CA;

En la aplicación de la batería de iones de litio de potencia, el BMS del vehículo eléctrico tiene relación de intercambio de energía con el motor y el cargador en alta tensión; en la comunicación, tiene interacción de información con el cargador en el proceso de carga, y en todos los procesos de aplicación, tiene la interacción de información más detallada con el controlador del vehículo.

• Tipo de célula

En la aplicación de la batería de litio de almacenamiento de energía, en aras de la seguridad y la economía, al elegir el paquete de baterías de litio, a menudo se utiliza la batería de litio hierro fosfato. Algunas centrales de almacenamiento de energía también utilizan baterías de plomo-ácido y baterías de plomo-carbono;

En la actualidad, los principales tipos de batería de iones de litio para vehículos eléctricos son la batería de litio hierro fosfato y la batería ternaria de litio.

• Característica

La batería de iones de litio se refiere a la batería que proporciona energía a los vehículos de transporte, generalmente comparada con la pequeña batería que proporciona energía a los dispositivos electrónicos portátiles;

La batería de litio de almacenamiento de energía ordinaria es un tipo de batería primaria con metal de litio o aleación de litio como material anódico y solución electrolítica no acuosa. Es diferente de la batería recargable, la batería de iones de litio y la batería de polímero de iones de litio.

• Diseño

La batería de iones de litio de alta potencia se centra más en la potencia de carga y descarga, que requiere una velocidad de carga rápida, alta potencia de salida y resistencia a las vibraciones, especialmente alta seguridad y alta densidad de energía para lograr una resistencia a largo plazo, y peso y volumen ligeros;

La preparación de la batería de litio de almacenamiento de energía hace hincapié en la capacidad de la batería, especialmente en la estabilidad de funcionamiento y la vida útil. Debe prestarse más atención a la consistencia de los módulos de la batería. En cuanto a los materiales de la batería, debe prestarse atención a la tasa de expansión y a la densidad energética, así como a la uniformidad del rendimiento de los materiales de los electrodos, a fin de perseguir la larga vida útil y el bajo coste de todo el equipo de almacenamiento de energía.

Algunas personas comparan figuradamente la batería de iones de litio de potencia con el generador, y la batería de iones de litio de almacenamiento de energía equivale al convertidor. Aunque ambos pertenecen al mismo campo de aplicación electroquímica, y sus requisitos técnicos son relativamente altos, sus áreas de aplicación son diferentes, y su rendimiento y diseño son distintos.

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