A lítiumionos akkumulátorok az energia tárolási közegét képezik a kereskedelmi és ipari energiatároló rendszerekben, és az energiamegoldások hatékonysága, költségei és fenntarthatósága az akkumulátorok működési hatékonyságától függ. Azok számára a vállalkozások számára, amelyek a stabil energiaellátásra helyezik a hangsúlyt, elengedhetetlen technikai kihívás a lítiumionos akkumulátorok ciklusélettartamának meghosszabbítása a környezetbarát energiafelhasználás érdekében.

Amint az iparág és a kereskedelmi energiatárolás területén az első cég, amely segítette és tanúja volt a lítiumionos akkumulátoros energiatárolás első generációtól a negyedik generációig történő fejlődésének, az Origotek Co. Ltd 16 év alatt mélyen belefogott az ipari és kereskedelmi energiatárolási szektorba, egyedi energiamegoldásokat dolgozva ki. Ezzel hozzájárultunk az energiaigény és az akkumulátor élettartamának kiegyensúlyozásához terheléscsúcs-simítás, tartalékenergia-ellátás és virtuális erőművek terén, valamint betekintést nyertünk az akkumulátoros teljesítmény optimalizálásába. Ebben a cikkben az ipari gyakorlatok és technológiai innovációk ötvöződnek, hogy ábrázolják a lítiumakkumulátorok ciklusélettartamát csökkentő főbb tényezőket és az ipari gyakorlatokat.

1. A lítiumakkumulátorok ciklusélettartamát befolyásoló főbb tényezők

A lítiumakku ciklusélettartama azt jelenti, hogy hány töltési és kisütési cikluson képes átesni az akkumulátor, mielőtt kapacitása az eredeti érték 80%-ára csökken. Az iparágban szabványos mércének számít az 80%, amely meghatározza a ciklusélettartam képességét. Ennek a metrikának számos egymással összefüggő vetülete van, és ezek különböző szempontjainak pontos megfogalmazása alapvető fontosságú az akkumulátor élettartamának meghosszabbításához.

1.1 Elektródanyag-öregedés

A lítiumakku pozitív és negatív elektródjai a lítiumionok be- és kibedolgozásának központi helyszínei. Számos ciklus során az elektródanyag (lítium-kobalt-oxid, lítium-vas-foszfát stb.) kristályszerkezete összeomlik, és csökken a rendelkezésre álló lítiumionok száma. Például a kereskedelmi energiatároló termékek hosszú távú, nagyáramú töltése során felgyorsul a „halott lítium” képződése a negatív elektródon. A „halott lítium” olyan lítiumionokat jelent, amelyek nem tudnak visszabedolgozódni a pozitív elektródra, így az akkumulátor kapacitása és élettartama jelentősen csökken.

1.2 Töltési-Kisütési Kezelési Hibák

Az akkumulátor élettartamának lerövidülésének egyik leggyakoribb oka a töltési-kisütési paraméterek helytelen beállítása. A túltöltés (feszültségvezérlés elvesztése) az elektrolit bomlását és az elektródanyagok oxidációját okozhatja, míg a túlkisütés (a vezérlés elvesztése a kikapcsolási feszültség alatt) az anódot maradandó károsodás éri. A gyakorlatban előfordul, hogy egyes vállalkozások figyelmen kívül hagyják az akkumulátor specifikációinak és a töltőberendezés kompatibilitását, ami túltöltéshez vagy túlkisütéshez vezethet. Ez különösen káros hatással van az ipari és kereskedelmi célra telepített akkumulátorrendszerek ciklusélettartamára.

1.3 Környezeti hőmérséklet ingadozásai

A hőmérséklet-szabályozás fontos jellemzője a lítiumionos akkumulátorrendszereknek. Amikor a hőmérséklet meghaladja a 45 °C-ot, az akkumulátor elektrolitja erősen folyékonnyá válik, és olyan mellékreakciók indulnak be, mint a kívánatlan elektrolit-bomlás és az elektródák korróziója. A másik szélsőség, amikor a hőmérséklet 0 °C alá süllyed, a lítiumionok mozgása lefagy, és az interkaláció hiányosan megy végbe, ami növekedett belső ellenálláshoz vezet. Olyan szélsőséges esetekben, amikor az akkumulátorrendszer hőmérséklete nincs szabályozva, az akkumulátor élettartama akár 30–50%-kal is csökkenhet, ami jelentős probléma az energia-tárolás és az ipari, valamint kereskedelmi alkalmazások szempontjából, figyelembe véve a különböző földrajzi adottságokat.

2. Műszaki stratégiák a lítiumakkumulátorok ciklusélettartamának maximalizálására

Az Origotek Co., Ltd. a fentebb említett tényezőkből fakadó optimalizálási erőfeszítéseket integrálta negyedik generációs ipari és kereskedelmi energiatároló termékeinek kutatás-fejlesztési és tervezési folyamataiba. Ezek a stratégiák a bonyolult alkalmazási körülmények közötti stabilitás fenntartása mellett a ciklusélettartam javítására irányulnak.

2.1 Az elektródanyag-összetétel optimalizálása

A negyedik generációs termékek esetében megváltoztattuk az elektródanyagok arányát, a pozitív elektródához nyomokban nióbiumot adva a kristályszerkezet stabilizálása érdekében, valamint a negatív elektródára pórusos szénréteget felvitelezve a "halott lítium" képződésének csökkentése céljából. Ennek eredményeként az ipari és kereskedelmi energiatároló akkumulátorok ciklusélettartama több mint 20%-kal nőtt a harmadik generációhoz képest, szabványos töltési-kisütési feltételek mellett jelenleg már meghaladja a 6000 ciklust.

2.2 Intelligens töltési-kisütési menedzsment bevezetése

Ipari és kereskedelmi alkalmazásokhoz egyéni töltési és kisütési kezelő rendszert (C&DMS) fejlesztettünk, amely függetlenül meghatározza és alkalmazkodik a áram- és feszültségparaméterekhez minden töltöttségi szint (SOC) és hőmérsékleti körülmény esetén.
• Töltés közben, amikor a SOC eléri a 80%-ot vagy annál magasabb, átkapcsol állandó áramra a túltöltés megelőzése érdekében.
• Kisütés közben az áramkör megszakad, ha a SOC 20% vagy alacsonyabb, hogy megakadályozza a túlkisütést.
• Integrált rendszer valós idejű kommunikációra az energiagazdálkodási rendszerrel, valamint SOC-optimalizált csúcsvágással, amely javítja a kisütési és töltési stratégiát a virtuális erőművek ütemezett működéséhez.

2.3 Aktív hőmérsékletszabályozási technológia alkalmazása

Minden ipari és kereskedelmi energiatároló rendszerünk rendelkezik hőmérsékletkiegyenlítő funkcióval. Ezért az energiatároló rendszerek kétféle üzemmódú aktív hőmérsékletszabályozó rendszerrel rendelkeznek, amelyek hűtési és fűtési funkciókat is biztosítanak.
• Magas hőmérsékleti körülmények között a hőmérsékletszabályozott folyadékhűtéses hőcserélők segítségével a telep hőmérséklete 25–35 °C között marad.
• Alacsony hőmérsékleti körülmények között egy PTC-fűtőtest hőcserélővel melegíti a telepeket, és 5 °C felett tartja azokat. Konkrétan, töltés előtt a telep fűtése addig történik, amíg a hőmérséklete 5 °C fölé nem emelkedik normál szintre, lehetővé téve a lítium interkalációját.

Ez jelentősen növeli a rendszerek élettartamát és megbízhatóságát extrém hőmérsékleti viszonyok között.

3. Élettartam-hosszabbítási stratégiák alkalmazása ipari és kereskedelmi energiatárolásban

Az ipari és kereskedelmi környezetekben történő fenntartható energiafelhasználás szempontjából a hosszú élettartamú akkumulátorok csupán az egyenlet egy részét képezik. Az akkumulátorok és az energiaigény-kezelés integrációja az elsődleges fontosságú. Ezt az Origotek Co., Ltd. több ügyfélalkalmazási példán keresztül is igazolta.

Például a Shandongban található testreszabható energiatárolós rendszerből álló virtuális erőmű projektben (10 MWh), az akkumulátorkar élettartamának optimalizálása jelentős különbséget eredményezett. Az intelligens BMS és hőmérséklet-szabályozó rendszer segítségével az akkumulátorok ciklusélettartama több mint 90%-ánál maradt meg a kezdeti állapothoz képest 2 év elteltével (több mint 1500 ciklus után). Az ügyfél energiavetítési hatékonysága 15%-kal javult, míg az akkumulátor-cserére fordított összes költség majdnem 40%-kal csökkent.

Egy másik csúcsfogyasztás-kiegyenlítési projekt során Tianjinben egy gyártóvállalat számára a negyedik generációs ipari és kereskedelmi energiatároló termékeink módosították a töltési és kisütési ritmust a vállalat termelési ütemtervének megfelelően, ami segítette a vállalatot az energiaátalakítási folyamatban. Az akkumulátorrendszer már 4 éve stabilan működik, és zökkenőmentesen támogatja a vállalat energiaátalakítási törekvéseit.

Összegzés

A lítium akkumulátorok ciklusélettartama akkor érhető el, amikor az anyagok technológiája integrálódik, intelligens menedzsment kerül bevezetésre, és minden környezeti tényezőt figyelembe veszik. Gyakorlati szempontból az energiatárolás költségeinek csökkentése és az akkumulátor-élettartam meghosszabbítása nyerő megoldás az ipari és kereskedelmi vállalkozások számára az ökoszisztémán belül.

Az ipari és kereskedelmi célú energiatárolási piacot tekintve az Origotek Co., Ltd. agresszíven elsajátított energiatárolási gyakorlati tapasztalatai és szakértelme továbbra is a testreszabott akkumulátor-teljesítmény optimalizálási megoldások tervezésére fókuszál majd a negyedik generációs energiatároló rendszerek iterációja során. Célunk, hogy továbbra is támogassuk ipari és kereskedelmi ágazatban tevékenykedő ügyfeleinket energiatároló rendszereken keresztül az energiafenntarthatóság iránti beruházási úton, valamint a fejlődő országok társadalmaiban.