Litiumakut toimivat energianvarastointivälineenä kaupallisissa ja teollisissa energiavarastojärjestelmissä, ja energiaratkaisujen tehokkuus, kustannukset sekä kestävyys riippuvat akkujen toimintatehokkuudesta. Niille yrityksille, jotka pyrkivät saavuttamaan vakaa energiansaanti, litiumakkujen syklisyysiän pidentäminen on ratkaisevan tärkeä tekninen haaste kestävän energian käytön kannalta.

Olemme ensimmäisenä teollisuuden ja kaupallisen energiavarastoinnin alan yrityksenä auttaneet ja todistaneet litiumakkuenergian varastoinnin kehittymisen ensimmäisestä sukupolvesta neljänteen. 16 vuoden ajan olemme syvällisesti kehittäneet toimintaamme teollisuudessa ja kaupallisessa energiavarastoinnissa, ja Origotek Co. Ltd on luonut räätälöityjä energiaratkaisuja. Näin ollen olemme auttaneet tasapainottamaan energian kysyntää ja akkujen käyttöikää huippukulutuksen tasauksessa, varavoiman toimituksessa ja virtuaalisissa voimaloissa sekä saavuttaneet tietoon perustuvia optimointeja energiakkujen suorituskyvyssä. Tässä artikkelissa yhdistetään teollisia käytäntöjä ja teknologisia innovaatioita kuvaamaan ydintekijöitä, jotka vähentävät litiumakkujen syklausikää, sekä esitellään syklauksen kestoa koskevia teollisia käytäntöjä.

1. Keskeiset tekijät, jotka vaikuttavat litiumakun syklaukseen

Litiumpariston syklivertaus määritellään lataus- ja purkukertojen lukumääräksi, jonka paristo kestää ennen kuin sen kapasiteetti putoaa 80 %:iin alkuperäisestä kapasiteetista. Syklivertauksen määrittämiseen on olemassa teollisuusstandardi, jossa käytetään rajana 80 %. Tähän mittariin liittyy useita toisiinsa liittyviä tekijöitä, ja eri näkökohtien ymmärtäminen on perustavaa tärkeää pariston eliniän pidentämiseksi.

1.1 Elektrodimateriaalin hajoaminen

Litiumakkujen positiiviset ja negatiiviset elektrodit ovat litiumionien interkaloinnin ja deinterkaloinnin keskeisiä kohtia. Monien syklien aikana elektrodimateriaalin (litiumkobolttiodidi, litiumrauta-fosfaatti jne.) kiteinen rakenne romahtaa, ja käytettävissä olevien litiumionien määrä vähenee. Esimerkiksi kaupallisesti saatavilla olevien energiavarastotuotteiden pitkäaikaisessa suurvirratyypissä negatiiviseen elektrodiin muodostuu "kuollutta litiumia" nopeammin. "Kuollut litium" tarkoittaa litiumioneja, jotka eivät pysty enää palautumaan positiiviseen elektrodiin, mikä heikentää akun kapasiteettia ja sykkelinkestävyyttä huomattavasti.

1.2 Lataus- ja purkauksen hallintavirheet

Yksi yleisimmistä syistä akun keston lyhenemiseen on lataus- ja purkamisparametrien väärä asetus. Ylilataus (jännitteen säätömenetys) voi aiheuttaa elektrolyytin hajoamisen sekä elektrodimateriaalien hapettumisen, ja ylipurkaus (säädön menetys katkaisujännitteen alittuessa) aiheuttaa negatiiviseen elektrodiin kääntymättömän vaurion. Käytännössä osa yrityksistä laiminlyö akun teknisten tietojen ja latauslaitteiston yhteensopivuuden, mikä johtaa ylilataukseen tai ylipurkaukseen. Tämä on erityisen haitallista teollisiin ja kaupallisiin tarkoituksiin asennettujen akkujärjestelmien sykliaikaan.

1.3 Ympäristön lämpötilan vaihtelut

Lämpötilan säätö on tärkeä ominaisuus litiumakkuissa. Kun lämpötila ylittää 45 °C, akun elektrolyytit muuttuvat erittäin virtaviksi ja esiintyy sivureaktioita, joihin kuuluu epätoivottua elektrolyytin hajoamista ja elektrodin syöpymistä. Toisella ääripäässä alle 0 °C:n olosuhteissa litium-ionien liike jäätyy ja interkalaatio jää kesken, mikä johtaa sisäisen vastuksen kasvuun. Ääritapauksissa lämpötilaa säätämättömien akkujärjestelmien kierroselinkaara voi lyhentyä 30–50 %, mikä jää merkittäväksi ongelmaksi energianvarastoinnissa sekä teollisissa ja kaupallisissa sovelluksissa ottaen huomioon erilaisten maantieteellisten alueiden monipuolisuuden.

2. Tekniset strategiat litiumakun kierrosmäärän maksimoimiseksi

The Origotek Co., Ltd. on integroinut yllämainittujen tekijöiden myötä tapahtuneet optimointitoimet neljännen sukupolven teollisiin ja kaupallisiin energiavarastointituotteisiin tarkoitetun tutkimus- ja kehitystyön sekä suunnittelun osaksi. Näillä strategioilla pyritään parantamaan akkujen sykliviestoisuutta samalla kun varmistetaan vakaus monimutkaisten käyttöskenaarioiden alla.

2.1 Optimoitu elektrodimateriaalin koostumus

Neljännen sukupolven tuotteissa muutimme elektrodimateriaalien suhteita lisäämällä positiiviseen elektrodiin jälkitasomääriä niobiota kiteisen rakenteen stabilisoinnin parantamiseksi, ja käytimme negatiiviseen elektrodiin huokoista hiilipäällystettä vähentääksemme "kuolleensa litiumin" muodostumista. Tämä on johtanut yli 20 %:n kasvuun teollisten ja kaupallisten energiavarastointiakkujemme sykliviitoissa verrattuna kolmanteen sukupolveen, ja nyt ne ylittävät 6 000 sykliä standardilataus- ja purkustilassa.

2.2 Älykkään lataus- ja purkauksen hallinta

Teollisiin ja kaupallisiin sovelluksiin olemme räätälöineet lataus- ja purkauksen hallintajärjestelmän (C&DMS), joka itsenäisesti määrittää ja säätää virran ja jännitteen parametreja kaikissa varausasteen (SOC) ja lämpötilatilanteissa.
• Latauksen aikana, kun SOC on 80 % tai enemmän, järjestelmä siirtyy vakiovirtatilaan ylilatauksen estämiseksi.
• Purkautumisen aikana piiri katkaistaan, kun SOC on 20 % tai vähemmän, jotta estetään ylipurkautuminen.
• Järjestelmä on integroitu viestimään reaaliaikaisesti energianhallintajärjestelmän kanssa ja käyttää SOC-optimoidun huippujen leikkaamisen menetelmää parantaakseen purkauksen ja latauksen strategiaa virtuaalivoimalan aikataiteluihin.

2.3 Käytä aktiivista lämpötilanohjausteknologiaa

Kaikissa teollisissa ja kaupallisissa energiavarastojärjestelmissämme on lämpötilantasoitusominaisuudet. Näin ollen energiavarastojärjestelmissä on kaksitilainen aktiivinen lämpötilanhallintajärjestelmä, jossa on jäähdytys- ja lämmitysominaisuudet.
• Korkean lämpötilan olosuhteissa akkua jäähdytetään lämpötilaa säädettävillä nestemäisillä lämmönvaihtimilla, mikä pitää akun lämpötilan 25–35 °C:n välillä.
• Alhaisen lämpötilan olosuhteissa PTC-lämmitin lämmittää akkuja lämmönvaihtimen avulla ja pitää ne yli 5 °C:ssa. Tarkemmin sanottuna ennen lataamista akkua lämmitetään, kunnes sen lämpötila on yli 5 °C, jolloin litiumin interkalointi voi tapahtua normaalisti.

Tämä parantaa huomattavasti järjestelmien käyttöikää ja luotettavuutta ääriolosuhteissa.

3. Käyttöiän pidentämisen strategioiden soveltaminen teollisessa ja kaupallisessa energianvarastoinnissa

Kestävän energian käytön kannalta teollisuudessa ja kaupallisten toimintojen yhteydessä pitkäikäiset akut ovat vain osa kokonaisuutta. Akkujen ja energiankysynnän hallinnan integrointi on avainasemassa. Tämä on vahvistettu Origotek Co., Ltd:n useissa asiakasesimerkeissä.

Esimerkiksi Shandongin (10 MWh) räätälöitävän energiavarastojärjestelmän virtuaalivoimalaitosprojektissa akun elinkaaren optimointistrategiat tekivät merkittävää eroa. Älykkään BMS- ja lämpöhallintajärjestelmän ansiosta akkujen syklien kesto on säilynyt yli 90 %:n tasolla alkuperäisestä tilasta kahden vuoden jälkeen (yli 1 500 sykliä). Asiakkaan energian siirto-tehokkuus parani 15 %, ja kokonaiskustannuksista akkujen vaihtokustannukset laskivat lähes 40 %.

Toisessa huippukulutuksen tasaukseen liittyvässä projektiessa Tianjinissa teollisuusyritystä varten yrityksemme neljännen sukupolven teolliset ja kaupalliset energiavarastotuotteet muokkasivat lataus- ja purkamistahdia yrityksen tuotantotilanteen mukaan, mikä auttoi yritystä energiamuunnoksessa. Akkujärjestelmä on toiminut vakaaesti neljän vuoden ajan ja tukenut yrityksen energiamuunnospyrkimyksiä saumattomasti.

Johtopäätös

Litiumakun syklinen kesto saavutetaan, kun materiaalien teknologia integroidaan, älykäs hallinta otetaan käyttöön ja kaikki ympäristötekijät otetaan huomioon. Käytännön näkökulmasta energiavarastoinnin kustannusten aleneminen ja akun eliniän pidentäminen ovat voitto-voitto-tilanne teollisuus- ja kaupallisyhteisöille ekosysteemissä.

Teollisuuden ja kaupallisen käytön energiavarastointimarkkinoilla The Origotek Co., Ltd:n aktiivisesti hankittu energiavarastointikäytäntö ja asiantuntemus keskittyvät edelleen räätälöityjen akkujen suorituskyvyn optimointiratkaisujen suunnitteluun neljännen sukupolven energiavarastointijärjestelmien iteraation mukaisesti. Jatkamme asiakkaidemme tukena teollisuus- ja kaupallisissa sektoreissa energiavarastointijärjestelmissä matkalla kohti energiariippumattomuutta ja kehittyvien maiden yhteiskuntia.