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    如何通過電池的研究和設計解決用戶側電池儲能系統新挑戰

    來源:UPS應用網 作者:Harris編輯 更新時間:2022/5/16 7:51:16

    摘要:美國為了到2050年實現凈零目標將比以往任何時候都更需要可再生能源。電池儲能系統對提高電網恢復能力至關重要,因為它可以確??稍偕茉丛谛枰臅r候和地點提供電力。

       美國為了到2050年實現凈零目標將比以往任何時候都更需要可再生能源。電池儲能系統對提高電網恢復能力至關重要,因為它可以確??稍偕茉丛谛枰臅r候和地點提供電力。
      
      未來的用戶側電池儲能系統將采用節能設計,以最大限度地降低成本和對電網的影響,因為它們能夠利用可控負載將電動汽車充電、太陽能發電和建筑需求整合到一起,從而在現場存儲和提供能量。
      
      作為美國能源部用戶側電池儲能系統(BTMS)聯盟的一部分,美國國家可再生能源實驗室(NREL)的研究人員正在致力于儲能系統的新型鋰離子電池設計的開發。
      
      美國國家可再生能源實驗室(NREL)研究員兼項目負責人YeyoungHa說,“我們對鋰離子電池技術了解很多,但應用在不同場景的電池有不同的要求。我們的研究著眼于如何利用電動汽車電池研究的發展來實現電池儲能系統的新應用。”
      
      用戶側電池儲能系統(BTMS)具有與電動汽車不同的充電和放電模式,并且需要滿足這些獨特優先級的鋰離子電池材料。使用Li4Ti5O12(LTO)陽極和LiMn2O4(LMO)陰極的鋰離子電池設計是很有前途的無鈷材料候選方案,可以提供用戶側電池儲能系統(BTMS)所需的安全性和長壽命。雖然這些采用傳統設計的電池具有相對較低的能量密度,但美國國家可再生能源實驗室(NREL)發表在《電化學學會雜志》的一項研究報告,進一步深入探討了將LTO/LMO電池用于電池儲能系統的潛在機會和局限性。
      
      該項目評估了具有不同電極負載的LTO/LMO電池的溫度依賴性性能。研究人員確定,在電池設計中使用更厚的電極可以增加電池容量和能量密度,同時降低整體成本。然而,這些較厚的電極需要鋰離子通過更長的路徑,從而限制了電極的使用。溫度調整可以減輕這些負面影響,但可能會帶來額外的并發癥。其訣竅是設計一種電池,為儲能應用提供最佳平衡。
      
      Ha說,“我們這項研究的目標是確定一個‘最佳點’,以利用電極負載和溫度升高的優勢,最大限度地提高LTO/LMO電池的性能。我們的研究專門為用戶側電池儲能系統(BTMS)改進了材料設計,將這種眾所周知的動力電池轉化為適用于固定儲能系統的電池。”
      
      美國國家可再生能源實驗室(NREL)的開發團隊通過應用電化學建模來模擬不同溫度和電極厚度下的反應,進一步驗證了他們的研究。該模型與實驗結果一致,強調了電動汽車限制的影響和提高電池性能的明智策略。通過允許電池在放電過程中間歇性休息,而不是像電動汽車那樣完全放電,電極利用率顯著提高。研究人員發現,這種類型的脈沖放電非常適合用戶側電池儲能系統(BTMS)的應用,其中電池只有在具有間歇性電力需求時使用,然后轉換到備用階段。
      
      盡管這些優化的LTO/LMO電池具有許多優勢,但研究團隊也在探索可能更好地滿足用戶側電池儲能系統(BTMS)需求的陰極選項。美國國家可再生能源實驗室(NREL)在材料開發方面的專業知識將與該項目中使用的尖端電化學建模相結合,以簡化對新材料的進一步研究,以及用于電池儲能系統及其他領域的實驗性電池設計。
      
      編輯:Harris
      

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