Bateriile de litiu funcționează ca mediu de stocare a energiei în sistemele comerciale și industriale de stocare a energiei, iar eficacitatea, costurile și sustenabilitatea soluțiilor energetice depind de eficiența operațională a bateriilor. Pentru companiile concentrate pe un aprovizionament energetic stabil, provocarea tehnică de a prelungi durata de viață a ciclului bateriilor de litiu este esențială pentru utilizarea ecologică a energiei.

Ca primă companie din industrie și din domeniul stocării energetice comerciale care a susținut și a fost martoră evoluției stocării energiei cu baterii de litiu de la prima generație la cea de-a patra, prin cele 16 ani de experiență adâncă în industrie și în stocarea energetică comercială, Origotek Co. Ltd a creat soluții energetice personalizate. Astfel, am contribuit la echilibrarea cererii de energie și a duratei de viață a bateriilor în aplicații precum tăierea vârfurilor de sarcină, alimentarea de rezervă și centralele electrice virtuale, realizând optimizări bazate pe analiza performanței bateriilor. În acest articol, practicile industriale și inovațiile tehnologice vor fi combinate pentru a explica factorii esențiali care reduc ciclul de viață al bateriilor de litiu și practicile industriale privind durata de ciclare.

1. Factorii esențiali care afectează durata de viață în ciclare a bateriilor de litiu

Durata de viață a unei baterii de litiu este definită ca numărul de cicluri de încărcare-descărcare pe care bateria le poate suporta înainte ca aceasta să atingă o capacitate de 80% din capacitatea inițială. Există un standard industrial de 80% pentru definirea capacității de ciclare. Există mai mulți factori interconectați legați de această măsură, iar capacitatea de a explica diferitele aspecte ale acesteia este esențială pentru prelungirea duratei de viață a unei baterii.

1.1 Degradarea materialului electrod

Electrozii pozitivi și negativi ai bateriilor de litiu sunt locurile principale pentru intercalarea și deintercalarea ionilor de litiu. Pe parcursul unui număr mare de cicluri, structura cristalină a materialului electrodic (oxid de litiu-cobalt, fosfat de litiu-fer, etc.) se prăbușește, iar numărul ionilor de litiu disponibili scade. De exemplu, în cazul produselor comerciale de stocare a energiei încărcate pe termen lung cu curenți mari, formarea „litiului mort” pe electrodul negativ este accelerată. „Litiul mort” reprezintă ioni de litiu care nu mai pot fi reintercalați în electrodul pozitiv, ceea ce duce la o reducere semnificativă a capacității și duratei de viață în cicluri a bateriei.

1.2 Erori în gestionarea încărcării-descărcării

Unul dintre cele mai frecvente motive pentru scurtarea duratei de viață a bateriei este setarea incorectă a parametrilor de încărcare-descărcare. Supraîncărcarea (pierderea controlului tensiunii) poate provoca descompunerea electrolitului, precum și oxidarea materialelor electrozilor, iar descărcarea excesivă (pierderea controlului sub tensiunea de tăiere) provoacă deteriorarea ireversibilă a electrodului negativ. În situații reale, unele companii neglijează corespondența dintre specificațiile bateriei și echipamentul de încărcare, ceea ce duce la situații de supraîncărcare/supradescărcare. Acest lucru este deosebit de dăunător pentru durata de ciclu a sistemelor de baterii instalate în scopuri industriale și comerciale.

1.3 Fluctuații ale temperaturilor de mediu

Controlul temperaturii este o caracteristică importantă a sistemelor cu baterii de litiu. Când temperatura depășește 45°C, electroliții bateriei devin foarte fluidi și apar reacții secundare, inclusiv descompunerea nedorită a electrolitului și coroziunea electrozilor. În celălalt extrem, în condiții sub 0°C, mișcarea ionilor de litiu este înghețată și intercalarea este incompletă, ceea ce duce la o creștere a rezistenței interne. În cazurile extreme, în sistemele de baterii unde temperatura nu este controlată, durata de viață în ciclu a bateriei poate fi redusă între 30%-50%, ceea ce rămâne o problemă semnificativă pentru stocarea energiei și aplicațiile industriale și comerciale, având în vedere geografiile diverse.

2. Strategii tehnice pentru maximizarea duratei de viață în ciclu a bateriilor de litiu

Compania Origotek Co., Ltd. a integrat eforturile de optimizare rezultate din factorii menționați mai sus în cercetarea și dezvoltarea precum și în proiectarea produselor sale de stocare a energiei pentru aplicații industriale și comerciale de generația a patra. Astfel de strategii sunt axate pe îmbunătățirea duratei de viață a ciclului bateriei, menținând în același timp stabilitatea în scenarii complexe de utilizare.

2.1 Optimizarea Formulării Materialului de Electrozi

Pentru produsele de generația a patra, am modificat rapoartele materialelor electrozilor prin adăugarea unor cantități minore de niobiu la electrodul pozitiv pentru a consolida stabilizarea structurii cristaline și aplicarea unui strat poros de carbon la electrodul negativ pentru a minimiza formarea „litiului mort“. Aceasta a condus la o creștere de peste 20% a duratei de viață în ciclu a bateriilor noastre de stocare a energiei pentru aplicații industriale și comerciale față de generația a treia, depășind acum 6.000 de cicluri în condiții standard de încărcare-descărcare.

2.2 Implementarea Managementului Inteligent al Încărcării și Descărcării

Pentru aplicații industriale și comerciale, am personalizat un Sistem de Management al Încărcării și Descărcării (C&DMS) care determină și adaptează independent parametrii de curent și tensiune pentru orice stare de încărcare (SOC) și scenariu de temperatură.
• În timpul încărcării, atunci când SOC este de 80% sau mai mare, sistemul comută la curent constant pentru a preveni supraincărcarea.
• În timpul descărcării, circuitul este întrerupt atunci când SOC este de 20% sau mai mic pentru a preveni supradescărcarea.
• Este integrat pentru a comunica în timp real cu sistemul de management energetic și cu tăierea optimizată a vârfurilor bazată pe SOC, pentru a îmbunătăți strategia de descărcare și încărcare în cadrul operațiunilor programate ale centralei electrice virtuale.

2.3 Adoptarea tehnologiei active de control al temperaturii

Toate sistemele noastre de stocare a energiei pentru aplicații industriale și comerciale dispun de funcții de nivelare a temperaturii. Astfel, sistemele de stocare a energiei beneficiază de un sistem activ bimodal de temperatură, cu funcții de răcire și încălzire.
• În condiții de temperatură ridicată, răcirea prin schimbătoare de căldură cu lichid controlat termic menține bateria la o temperatură de 25-35°C.
• În condiții de temperatură scăzută, un încălzitor PTC cu schimbător de căldură încălzește bateria și o menține peste 5°C. Mai exact, înainte de încărcare, încălzirea bateriei are loc până când aceasta depășește 5°C, permițând astfel desfășurarea procesului de intercalare a litiului.

Aceasta sporește în mod semnificativ durata de viață și fiabilitatea sistemelor în condiții de temperatură extremă.

3. Aplicarea strategiilor de prelungire a duratei de viață în stocarea energiei industriale și comerciale

În ceea ce privește utilizarea durabilă a energiei în scenarii industriale și comerciale, bateriile cu durată lungă de viață reprezintă doar o parte din ecuație. Integrarea managementului bateriilor și al cererii de energie este esențială. Acest lucru a fost validat de Origotek Co., Ltd. în mai multe exemple de utilizare la clienți.

De exemplu, în proiectul personalizabil de centrală electrică virtuală cu sistem de stocare a energiei din Shandong (10 MWh), optimizarea strategiilor de durată de viață a bateriilor a făcut o diferență considerabilă. Prin utilizarea unui BMS inteligent și a unui sistem de control al temperaturii, ciclul de viață al bateriilor a fost menținut la peste 90% din starea inițială după 2 ani (peste 1.500 de cicluri). Eficiența distribuției energetice a clientului a crescut cu 15%, iar costul total de înlocuire a bateriilor a scăzut aproape cu 40%.

Într-un alt proiect de tăiere a vârfurilor din Tianjin, pentru o întreprindere producătoare, produsele noastre industriale și comerciale de stocare a energiei de generația a 4-a au modificat ritmurile de încărcare și descărcare în funcție de programul de producție al întreprinderii, contribuind astfel la susținerea transformării energetice a acesteia. Sistemul de baterii funcționează stabil de 4 ani și a sprijinit în mod continuu eforturile de transformare energetică ale întreprinderii.

Concluzie

Durata ciclului bateriei de litiu se realizează atunci când tehnologia materialelor este integrată, este implementată o gestionare inteligentă și sunt luate în considerare toți factorii de mediu. Dintr-o perspectivă practică, reducerea costului stocării energiei și prelungirea duratei de viață a bateriei reprezintă un avantaj pentru întreprinderile industriale și comerciale din ecosistem.

Pe piața stocării energiei pentru utilizare industrială și comercială, metodele și expertiza acumulate agresiv de către The Origotek Co., Ltd vor continua să se concentreze asupra proiectării unor soluții personalizate de optimizare a performanței bateriilor, în conformitate cu iterația celei de-a patra generații de sisteme de stocare a energiei. Vom continua să ajutăm clienții noștri din sectoarele industrial și comercial cu sisteme de stocare a energiei în procesul de investiții în sustenabilitate energetică și în societățile țărilor în curs de dezvoltare.