مرحبًا يا من هناك! كمورد لأنظمة تخزين طاقة البطارية (BESS) ، رأيت بشكل مباشر أهمية فهم كيفية عمل هذه الأنظمة ، والأهم من ذلك ، ما الذي يمكن أن يتسبب في تحللها بمرور الوقت. في هذه المدونة ، سأقوم بتفكيك آليات التدهور الرئيسية لـ BESS ، حتى تتمكن من فهم أفضل لكيفية الحفاظ على نظامك في أعلى مستوى.
1. التدهور الكيميائي
لنبدأ مع الجانب الأساسي: الكيمياء داخل البطارية. تعتمد البطاريات ، وخاصة الليثيوم - الأيونات التي تستخدم على نطاق واسع في BESS ، على التفاعلات الكيميائية لتخزين الطاقة وإطلاقها.
تكوين الطور الداخلي الصلب (SEI)
SEI هي طبقة رقيقة تتشكل على سطح الأنود خلال دورات التفريغ القليلة الأولى - دورات التفريغ. يشبه الدرع الواقي الذي يمنع المزيد من التفاعلات بين المنحل بالكهرباء ومواد الأنود. ومع ذلك ، بمرور الوقت ، يمكن أن تنمو SEI. أثناء نموه ، يستهلك أيونات الليثيوم من المنحل بالكهرباء ، مما يقلل من كمية الليثيوم النشطة المتاحة لتخزين الشحن. هذا يؤدي إلى انخفاض في سعة البطارية. فكر في الأمر على أنه تسرب بطيء في خزان المياه ؛ بمرور الوقت ، لديك ماء أقل (أو في هذه الحالة ، أيونات الليثيوم) للعمل معها.
تحلل المنحل بالكهرباء
المنحل بالكهرباء في البطارية هو مكون حاسم يسمح للأيونات بالتحرك بين الأنود والكاثود. لكنها ليست غير قابلة للتدمير. درجات الحرارة المرتفعة والشحن الزائد يمكن أن يتسبب في انهيار المنحل بالكهرباء. عندما يحدث هذا ، يمكن أن يشكل فقاعات الغاز وغيرها من المنتجات. هذه المنتجات يمكن أن تمنع حركة الأيونات ، مما يزيد من المقاومة الداخلية للبطارية. ومع ارتفاع المقاومة الداخلية ، تصبح البطارية أقل كفاءة في الشحن والتفريغ. يمكنك التحقق من لدينانظام الألواح الشمسية مع نظام تخزين طاقة بطارية الليثيوملنرى كيف نعمل على التخفيف من هذه المشكلات الكيميائية في بطاريات الليثيوم - أيون.
تدهور مواد الكاثود والأنود
تخضع مواد الكاثود والأنود أيضًا إلى تغييرات مع مرور الوقت. على سبيل المثال ، في الكاثودات الليثيوم - الكوبالت - أكسيد ، يمكن أن تتسبب دورات التفريغ المتكررة في تغيير التركيب البلوري للمادة. يمكن أن يؤدي ذلك إلى فقدان مواقع البيتوم - أيون ، مما يعني أن البطارية لا يمكنها تخزين أكبر عدد ممكن من أيونات الليثيوم. وبالمثل ، يمكن أن تعاني مادة الأنود من الإجهاد الميكانيكي أثناء ركوب الدراجات ، مما يؤدي إلى تكسير وسحق. تقلل هذه التغييرات المادية من مساحة السطح المتاحة للتبادل الأيوني ، مما يؤدي إلى زيادة أداء أداء البطارية.
2. التدهور الحراري
تلعب درجة الحرارة دورًا كبيرًا في كيفية تدهور Bess. البطاريات حساسة لكل من درجات الحرارة العالية والمنخفضة.
تأثيرات درجة الحرارة العالية
عندما تعمل البطارية في درجات حرارة عالية ، فإن التفاعلات الكيميائية بداخلها تسرع. قد يبدو هذا شيئًا جيدًا في البداية ، لكنه في الواقع يسرع جميع عمليات التحلل التي تحدثنا عنها سابقًا. تنمو طبقة SEI بشكل أسرع ، والكهرباء تتحلل بسرعة أكبر ، وتتحلل مواد الكاثود والأنود بشكل أسرع. يمكن أن تتسبب درجات الحرارة المرتفعة أيضًا في الهروب الحراري ، وهو وضع خطير حيث ترتفع درجة حرارة البطارية بشكل لا يمكن السيطرة عليه ، مما يؤدي إلى حريق أو انفجار محتمل. لمنع ذلك ، غالبًا ما نصمم أنظمتنا بميزات الإدارة الحرارية المتقدمة فيناالمنزل خارج الشبكة نظام الطاقة الشمسية العاكس الهجين.
تأثيرات درجة الحرارة المنخفضة
من ناحية أخرى ، يمكن أن تكون درجات الحرارة المنخفضة مشكلة أيضًا. في درجات الحرارة المنخفضة ، تزداد لزوجة المنحل بالكهرباء ، مما يجعل من الصعب على الأيونات أن تتحرك من خلالها. وهذا ينتج عنه مقاومة داخلية أعلى وتقليل إنتاج الطاقة. قد تلاحظ أن بطاريتك لا تعمل بشكل جيد في يوم شتاء بارد. إنه مثل محاولة التحرك عبر دبس السميك بدلاً من الماء ؛ يتطلب الأمر الكثير من الجهد (أو في هذه الحالة ، الطاقة) للحصول على الأشياء.
3. التدهور الميكانيكي
البطاريات ليست فقط حول الكيمياء ودرجة الحرارة ؛ كما أنها تواجه تحديات ميكانيكية.
التوسع والانكماش
أثناء الشحن - دورات التفريغ ، تتوسع أقطاب البطارية وتتقلص مع إدخال أيونات الليثيوم وإزالتها. هذا التوسع المتكرر والانكماش يمكن أن يسبب الإجهاد الميكانيكي على الأقطاب الكهربائية. مع مرور الوقت ، يمكن أن يؤدي هذا الإجهاد إلى تكسير مواد الإلكترود وتخليصه. تمامًا مثل قطعة من الخشب التي تنحني باستمرار ذهابًا وإيابًا ، ستبدأ الأقطاب الكهربائية في النهاية في الانهيار.
الاهتزاز والصدمة
في بعض التطبيقات ، قد تتعرض BESS للاهتزاز والصدمة. على سبيل المثال ، إذا تم تثبيت بطارية في سيارة أو وحدة تخزين طاقة متنقلة ، فستواجه اهتزازات أثناء التشغيل. يمكن أن تسبب هذه الاهتزازات اتصالات فضفاضة داخل البطارية ، مما يزيد من المقاومة الداخلية وربما يؤدي إلى دوائر قصيرة. الصدمة ، مثل التأثير المفاجئ ، يمكن أن تلحق الضرر بالهيكل الداخلي للبطارية ، مما تسبب في أضرار لا رجعة فيها.
4. التدهور الكهربائي
يمكن أن يكون لكيفية شحن وتصريف البطارية تأثير كبير على عمرها.
الشحن المفرط والفكين
إن الشحن الزائد للبطارية يفرض الكثير من أيونات الليثيوم في الكاثود ، مما قد يتسبب في انهيار مادة الكاثود. يمكن أن يؤدي أيضًا إلى تكوين المعدن الليثيوم على الأنود ، وهو خطر خطير على السلامة. من ناحية أخرى ، يمكن أن يتسبب الشحن المفرط في إطلاق الكثير من أيونات الليثيوم ، مما يؤدي إلى تغييرات هيكلية وفقدان السعة. لمنع هذه المشكلات ، تأتي BESS الخاصة بنا مع أنظمة إدارة البطاريات (BMS) التي تراقب عمليات الشحن والتفريغ والتحكم فيها. يمكنك معرفة المزيد حول كيفية عمل BMS لدينا فيبطاريات قابلة للشحن نظام الطاقة الشمسية.
شحن وتفريغ غير متكافئ
في حزمة البطارية ، قد يكون للخلايا الفردية خصائص مختلفة قليلاً. إذا لم تكن هذه الخلايا متوازنة بشكل صحيح أثناء الشحن والتفريغ ، فقد تكون بعض الخلايا مفرطة الشحن أو شحنها مبالغ فيها بينما يتم استخدام الآخرين -. يمكن أن يؤدي هذا الشحن والتفريغ غير المتساوي إلى تسريع تدهور حزمة البطارية بأكملها.
كيف نعالج آليات التحلل هذه
كمورد BESS ، نعمل باستمرار على حلول لمكافحة آليات التحلل هذه. نستخدم المواد المتقدمة وعمليات التصنيع لتحسين استقرار مواد الكاثود والمواد الأنود. تم تصميم أنظمة الإدارة الحرارية الخاصة بنا للحفاظ على البطارية في نطاق درجة حرارة مثالية ، سواء كانت ساخنة أو باردة في الخارج. وتتطور BMS لدينا باستمرار لضمان شحن الخلايا الفردية وتفريغها في حزمة بطارية.
إذا كنت مهتمًا بمعرفة المزيد عن أنظمة تخزين طاقة البطارية الخاصة بنا أو لديك أي أسئلة حول كيفية منع التحلل في نظامك الخاص ، فنحن نحب أن نسمع منك. سواء كنت مالكًا للمنزل تبحث عن حل موثوق لتخزين الطاقة أو صاحب عمل يخطط لمشروع واسع النطاق ، يمكننا توفير BESS المناسب لاحتياجاتك. تواصل معنا للتشاور ، ودعونا نبدأ محادثة حول كيفية العمل معًا لتلبية متطلبات تخزين الطاقة.
مراجع
- Linden ، D. ، & Reddy ، TB (2002). كتيب البطاريات. ماكجرو - هيل.
- Tarascon ، JM ، & Armand ، M. (2001). القضايا والتحديات التي تواجه بطاريات الليثيوم القابلة لإعادة الشحن. الطبيعة ، 414 (6861) ، 359 - 367.