Application de la batterie au lithium pour l'alimentation électrique Batterie au lithium ionique

Dans cet article, nous nous concentrons sur la batterie lithium-ion de puissance et, à la fin, nous analyserons les différences entre la batterie lithium-ion de puissance et la batterie lithium de stockage d'énergie.

Chapitre 1 : Caractéristiques de la batterie lithium-ion de puissance

Tout d'abord, la raison pour laquelle la batterie au lithium est utilisée est qu'elle présente des avantages en soi. Par rapport aux batteries plomb-acide, Ni MH et Ni Cd, elle présente une tension de fonctionnement élevée, une forte densité énergétique, un faible volume, un poids léger, une longue durée de vie, un faible taux d'autodécharge, aucun effet de mémoire et aucune pollution.

Pile au lithium

En raison des caractéristiques énumérées, la batterie au lithium présente des avantages uniques :

Grande énergie et rythme de travail élevé

La tension de fonctionnement d'une seule batterie peut atteindre 3,7 V, soit trois fois celle des batteries Ni Cd, Ni MH et près de deux fois celle des batteries plomb-acide. C'est également une raison importante pour laquelle l'énergie spécifique de la batterie au lithium est élevée.

Taux de charge et de décharge

La vitesse de charge et de décharge de la batterie au lithium est très rapide, ce qui permet de fournir une alimentation suffisante à l'équipement en peu de temps.

Longue durée de vie

Le nombre de cycles peut atteindre 1000 fois. Si la capacité est maintenue à 80%, le nombre de cycles de charge et de décharge peut atteindre plus de 800, et la durée de vie peut atteindre 3 à 5 ans, soit environ 2 à 3 fois celle des batteries plomb-acide. Avec l'innovation technologique et l'amélioration de la production quantitative et du processus de production des piles au lithium, la durée de vie des piles au lithium sera de plus en plus longue et leur rentabilité de plus en plus élevée.

Température de travail

La batterie au lithium a une large plage de température de fonctionnement et de bonnes performances à basse température. Elle peut fonctionner entre - 20 ℃ et + 55 ℃, et est particulièrement adaptée à une utilisation à basse température. À basse température, les performances des accumulateurs au plomb et des accumulateurs Ni MH sont fortement réduites en raison de la mauvaise fluidité de l'électrolyte.

Chapitre 2 : Matériaux et avantages des piles au lithium-ion

Pour les batteries au lithium, il existe principalement deux matériaux : le phosphate de fer et les matériaux ternaires.

La tension d'une batterie lithium-fer-phosphate est de 3,2V.

• Batterie au lithium fer phosphate

Coût : Le coût des matières premières est inférieur à celui des piles au lithium ternaires, et comme les piles au phosphate de fer lithié ne contiennent pas de métaux lourds ni de métaux rares, elles sont faciles à obtenir et ne polluent pas l'environnement.

Circularité: La batterie au phosphate de fer lithié a une meilleure circularité et une durée de vie plus longue.

Sécurité: Les piles LFP sont considérées comme des piles "sûres", mais cette affirmation n'est pas exacte. En effet, toutes les batteries au lithium ont un processus d'emballement thermique similaire, mais la température que l'emballement thermique peut atteindre est différente. Il faut simplement admettre que parmi toutes les batteries au lithium, la batterie au phosphate de fer lithié a une tolérance relativement bonne à certaines conditions limitées telles que la surcharge et la température élevée.

La tension d'une pile au lithium ternaire simple est de 3,7 V.

• Pile ternaire au lithium

Densité énergétique élevée : Par rapport à la batterie au lithium fer phosphate, la batterie ternaire au lithium a une densité énergétique plus élevée, de sorte qu'elle a également un volume plus petit et un poids plus léger.

Taux de charge élevé : La tension de fonctionnement d'une pile au lithium ternaire simple est de 3,7 V, et sa densité énergétique est plus élevée, ce qui peut également influer sur son taux de charge.

Résistance aux basses températures : Comparée à la batterie lithium fer phosphate, à basse température, la batterie lithium ternaire a une bonne résistance à basse température.

Chapitre 3 : Classification de la forme des batteries au lithium-ion

En raison de la taille, de l'espace ou d'autres raisons liées à l'application, les piles au lithium doivent prendre différentes formes pour s'adapter. En général, les piles au lithium ont trois formes : colonnaire, carrée et souple.

• Colonnes

Les avantages des cellules cylindriques sont une technologie de production mature, une efficacité de production élevée, un faible coût d'emballage, un rendement élevé de la batterie, une bonne consistance, une facilité de combinaison sous différentes formes et un taux élevé de dissipation de la chaleur.

Toutefois, cette méthode présente des limites : une fois le bloc-batterie formé, la densité énergétique du système diminue davantage et son poids est plus important.

• Carré

La batterie lithium carrée est généralement emballée avec des matériaux en acier inoxydable, en plastique ou en aluminium, et est largement utilisée dans le domaine des véhicules électriques. L'avantage d'une grande cellule carrée réside dans la réduction du nombre de points de connexion et l'augmentation de la puissance. Moins de points de connexion signifie également moins de risque de défaillance de la batterie.

En outre, ses caractéristiques, notamment son taux de charge et de décharge élevé, sa longue durée de vie, ses bonnes performances en matière de sécurité et sa faible diminution de la densité énergétique, en font un choix populaire.

• Emballage souple

La cellule à boîtier souple peut être fabriquée sous différentes formes, ce qui convient à une grande variété de systèmes d'assemblage. Elle présente les avantages d'un poids léger, d'une faible occupation de l'espace et d'une faible baisse de la densité énergétique après la formation du bloc-batterie.

Mais son principal inconvénient est sa faible consistance. Lorsque l'emballage souple est appliqué dans le module, la pression auxiliaire est nécessaire pour supprimer le changement de volume afin d'obtenir une meilleure durée de vie, et la pression auxiliaire doit être la même dans toute la cellule. Si la pression n'est pas constante, le mouvement des ions lithium dans la cellule sera limité, ce qui entraînera une augmentation de l'impédance de la cellule, une réduction de la durée de vie de la cellule et même la formation de dendrites de lithium, ce qui conduira à une défaillance de la sécurité.

De plus, la cellule à boîtier souple est emballée avec du polymère, qui est relativement facile à endommager au cours du processus d'assemblage de la cellule, il faut donc être prudent pendant l'opération.

Chapitre 4 : Applications des batteries au lithium-ion

Aujourd'hui, les batteries au lithium sont utilisées dans de nombreux domaines : véhicules électriques, deux-roues/tricycles électriques, bateaux, voiturettes de golf, chariots élévateurs à fourche, véhicules de nettoyage, etc.

Chapitre 5 : Batterie lithium-ion de puissance VS batterie lithium de stockage d'énergie

En fonction des différents scénarios d'application, il existe, en plus de la batterie lithium-ion de puissance, un autre type de batterie lithium de stockage d'énergie. Par rapport à la batterie lithium-ion de puissance, la batterie lithium de stockage d'énergie est plus exigeante en termes de durée de vie. La durée de vie des nouveaux camions d'énergie est généralement de 5 à 8 ans, tandis que la durée de vie des projets de stockage d'énergie est généralement supérieure à 10 ans. La durée de vie d'une batterie lithium-ion de puissance est de 1000 à 2000 fois, alors que la durée de vie d'une batterie lithium de stockage d'énergie doit généralement être supérieure à 3500 fois.

En outre, il existe d'autres différences entre les batteries lithium-ion de puissance et les batteries lithium de stockage d'énergie :

• Industrie d'application

La batterie lithium-ion de puissance est utilisée pour l'alimentation des véhicules électriques, des bicyclettes électriques, des motocyclettes électriques, des équipements et outils électriques ; elle est utilisée dans les centrales de transmission et de transformation de l'énergie pour fournir un courant de commutation aux unités de puissance ; la batterie lithium-ion de puissance est utilisée pour l'alimentation des véhicules électriques, des bicyclettes électriques, des motocyclettes électriques, ou est utilisée en tant qu'unité de production. batterie power wheels, batterie de matériel électrique et d'outils, batterie d'hoverboard etc.

Les batteries au lithium pour le stockage de l'énergie sont principalement utilisées dans les centrales hydroélectriques, les centrales thermiques, les centrales éoliennes et solaires, les services auxiliaires d'écrêtement des pointes et de modulation de fréquence, les produits numériques, les produits d'alimentation, les produits médicaux et de sécurité, et l'alimentation sans coupure.

• Taux C

En tant que source d'énergie mobile, la batterie lithium-ion a des exigences élevées en matière de densité d'énergie en volume (et en masse), tout en respectant les principes de sécurité, afin d'obtenir une endurance plus durable. Parallèlement, les utilisateurs espèrent également que les véhicules électriques pourront être rechargés rapidement et en toute sécurité. Par conséquent, les batteries au lithium de puissance ont des exigences élevées en matière de densité d'énergie et de puissance volumique. Pour des raisons de sécurité, on utilise généralement des batteries énergétiques ayant une capacité de charge et de décharge d'environ 1C.

La plupart des dispositifs de stockage d'énergie n'ont pas besoin d'être déplacés, il n'y a donc pas d'exigence directe en matière de densité énergétique, qui est généralement de 0,2C et 0,5C.

La préparation des batteries de stockage d'énergie met l'accent sur la capacité, en particulier sur la stabilité de fonctionnement et la durée de vie. Il convient d'accorder une plus grande attention à la cohérence des modules de batterie. En ce qui concerne les matériaux des batteries, il convient de prêter attention au taux d'expansion et à la densité énergétique, ainsi qu'à l'uniformité des performances des matériaux d'électrodes, afin d'assurer la longue durée de vie et le faible coût de l'ensemble de l'équipement de stockage de l'énergie.

• Durée du cycle

Par rapport à la batterie lithium-ion de puissance, la batterie lithium de stockage d'énergie a des exigences plus élevées en matière de durée de vie. La durée de vie des véhicules à énergie nouvelle est généralement de 5 à 8 ans, tandis que la durée de vie des projets de stockage d'énergie est généralement supérieure à 10 ans. La durée de vie d'une batterie lithium-ion de puissance est de 1000 à 2000 fois, alors que la durée de vie d'une batterie lithium de stockage d'énergie doit généralement être supérieure à 3500 fois. Nous espérons développer une nouvelle technologie de régénération de l'exploitation et de la maintenance afin d'atteindre une durée de vie ultra longue pour le stockage de l'énergie.

• Capacité de la batterie

Dans le cas d'une nouvelle batterie, et en utilisant un compteur de décharge pour tester la capacité de la batterie, nous verrons que la capacité des batteries au lithium de puissance générale est d'environ 1000-1500mAh.

En outre, comme la batterie au lithium de stockage d'énergie est utilisée pour la batterie au lithium de stockage d'énergie, la capacité sera plus élevée, toujours avec une capacité de plus de 2000 mAh, certains peuvent atteindre 3400 mAh.

• Emplacement du système de gestion de la batterie

Dans l'application de stockage d'énergie, la batterie lithium de stockage d'énergie communique simplement avec le convertisseur de stockage d'énergie à haute tension, le convertisseur prend l'énergie du réseau électrique du climatiseur pour charger le bloc-batterie ; ou le bloc-batterie fournit de l'énergie au convertisseur, et l'énergie électrique est convertie en courant alternatif par le convertisseur et envoyée au réseau électrique en courant alternatif ;

Dans l'application de la batterie lithium-ion, le BMS du véhicule électrique a une relation d'échange d'énergie avec le moteur et le chargeur à haute tension ; dans la communication, il a une interaction d'information avec le chargeur dans le processus de charge, et dans tous les processus d'application, il a l'interaction d'information la plus détaillée avec le contrôleur du véhicule.

• Type de cellule

Dans l'application de la batterie au lithium pour le stockage de l'énergie, pour des raisons de sécurité et d'économie, la batterie au phosphate de fer lithié est souvent utilisée pour le choix du bloc-batterie au lithium. Certaines centrales de stockage d'énergie utilisent également des batteries plomb-acide et plomb-carbone ;

À l'heure actuelle, les principaux types de batterie pour les véhicules électriques à batterie lithium-ion sont la batterie lithium-phosphate de fer et la batterie ternaire au lithium.

• Caractéristique

La batterie lithium-ion fait référence à la batterie qui fournit de l'énergie aux véhicules de transport, généralement comparée à la petite batterie qui fournit de l'énergie aux appareils électroniques portables ;

La batterie au lithium à stockage d'énergie ordinaire est une sorte de batterie primaire avec du lithium métal ou un alliage de lithium comme matériau d'anode et une solution électrolytique non aqueuse. Elle diffère de la batterie rechargeable, de la batterie lithium-ion et de la batterie lithium-ion polymère.

• Conception

La batterie lithium-ion de puissance est davantage axée sur la puissance de charge et de décharge, ce qui nécessite un taux de charge rapide, une puissance de sortie élevée et une résistance aux vibrations, en particulier une sécurité élevée et une densité énergétique élevée pour obtenir une endurance à long terme, ainsi qu'un poids et un volume légers ;

La préparation d'une batterie au lithium pour le stockage de l'énergie met l'accent sur la capacité de la batterie, en particulier sur la stabilité de fonctionnement et la durée de vie. Il convient d'accorder plus d'attention à l'uniformité des modules de batterie. En ce qui concerne les matériaux de la batterie, il convient de prêter attention au taux d'expansion et à la densité énergétique, ainsi qu'à l'uniformité des performances des matériaux d'électrode, afin d'assurer la longue durée de vie et le faible coût de l'ensemble de l'équipement de stockage de l'énergie.

Certaines personnes comparent, au sens figuré, la batterie lithium-ion de puissance au générateur, et la batterie lithium de stockage d'énergie au convertisseur. Bien qu'elles appartiennent toutes deux au même domaine d'application électrochimique et que leurs exigences techniques soient relativement élevées, leurs domaines d'application sont différents, de même que leurs performances et leur conception.

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