سیستم های ذخیره سازی انرژی به سمت ظرفیت بالاتر، چگالی انرژی بیشتر، عمر چرخه طولانی تر و هزینه های سیستم کمتر حرکت می کنند. یکی از قابل مشاهده ترین روندها در صنعت باتری لیتیومی، افزایش سریع ظرفیت سلول های باتری ذخیره انرژی است.

برای سال‌ها، سلول‌های منشوری 280Ah و 314Ah به طور گسترده در برنامه‌های ذخیره‌سازی انرژی در مقیاس بزرگ استفاده می‌شد. از آن زمان صنعت به سمت قالب‌های بزرگ‌تر حرکت کرده است، با سلول‌های 500Ah، 600Ah، 700Ah و حتی بیشتر{7}}که توجه روزافزونی را به خود جلب می‌کنند.

اما آیا سلول باتری بزرگتر همیشه به معنای سیستم ذخیره انرژی بهتر است؟

نه لزوما.

افزایش ظرفیت سلول می تواند تعداد سلول ها و اتصالات مورد نیاز در بسته باتری ESS را کاهش دهد، اما سلول های بزرگتر نیز چالش های جدیدی در مدیریت حرارتی، تولید، آزمایش، ایمنی و یکپارچه سازی بسته ایجاد می کند.

برای سازندگان باتری، سوال واقعی این نیست که به سادگی باشد"ظرفیت سلول چقدر باید باشد؟» بلکه «چگونه می‌توان یک سلول با ظرفیت بالا-به طور مؤثر و قابل اعتماد در بسته باتری ذخیره‌سازی انرژی ادغام شود؟"

ظرفیت سلول باتری معمولاً با آمپر-ساعت (Ah) بیان می‌شود. این نشان می دهد که یک سلول از نظر تئوری چه مقدار بار الکتریکی می تواند تحت شرایط مشخص تحویل دهد.

به عنوان مثال، یک سلول 300Ah از نظر تئوری می تواند 300A را برای یک ساعت تحویل دهد، اگرچه ظرفیت واقعی قابل استفاده به شیمی باتری، شرایط عملیاتی، سرعت تخلیه، دما و سایر عوامل بستگی دارد.

در صنعت ذخیره‌سازی انرژی، سلول‌های لیتیوم فسفات آهن منشوری (LiFePO4) به دلیل ترکیبی از ایمنی، عمر چرخه و هزینه به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

با بزرگ‌تر شدن پروژه‌های ذخیره‌سازی انرژی، تولیدکنندگان باتری به طور فزاینده‌ای از سلول‌های منشوری با ظرفیت بالا استفاده می‌کنند تا طراحی ماژول و بسته باتری را ساده‌تر کنند.

توسعه از سلول‌های کلاس 280Ah{1} به فرمت‌های 300Ah+، 500Ah+ و 600Ah+ منعکس‌کننده یک هدف صنعتی گسترده‌تر است:ذخیره انرژی بیشتر با سلول های منفرد کمتر و کاهش پیچیدگی سیستم کلی باتری.

دلایل مختلفی پشت گرایش به سلول های باتری بزرگتر وجود دارد.

1. سلول های کمتری می توانند پیچیدگی سیستم را کاهش دهند

یک سیستم ذخیره انرژی را در نظر بگیرید که به مقدار زیادی انرژی ذخیره شده نیاز دارد.

اگر از سلول‌های ظرفیت{0} کوچک‌تر استفاده شود، سیستم به تعداد سلول‌های جداگانه بیشتری برای دستیابی به ظرفیت کل انرژی یکسان نیاز دارد. تعداد سلول‌های بیشتر به معنای اتصالات الکتریکی، شین‌ها، نقاط نظارت، اجزای مکانیکی و نقاط خرابی بالقوه است.

استفاده از سلول‌های با ظرفیت{0} بالاتر می‌تواند تعداد کل سلول‌ها را کاهش دهد.

این می تواند ساده تر شود:

• طراحی ماژول باتری
• شینه و سازه های اتصال
• مدیریت سلولی
• سیم کشی
• مونتاژ مکانیکی
• تعمیر و نگهداری
• فرآیندهای تولید

برای پروژه‌های ESS در مقیاس بزرگ-، کاهش تعداد اجزای جداگانه می‌تواند تأثیر قابل‌توجهی بر هزینه‌های ساخت و یکپارچه‌سازی سیستم داشته باشد.

2. ظرفیت بالاتر می‌تواند بسته{1}}سطح چگالی انرژی را بهبود بخشد

سلول‌های قالب بزرگ‌تر-همچنین می‌توانند به چگالی انرژی بالاتر در سطح سیستم کمک کنند.

با این حال، درک آن مهم استظرفیت سلول و چگالی انرژی یکسان نیستند.

سلول باتری با رتبه Ah بالاتر به طور خودکار Wh/kg یا Wh/L بالاتری ندارد.

انرژی هم به ولتاژ و هم به ظرفیت بستگی دارد:

انرژی (Wh)=ولتاژ (V) × ظرفیت (Ah)

بنابراین، هنگام ارزیابی یک سلول ذخیره انرژی با ظرفیت بزرگ-، سازندگان باید موارد زیر را در نظر بگیرند:

• ظرفیت سلولی
• ولتاژ سلول
• چگالی انرژی ثقلی
• چگالی انرژی حجمی
• ابعاد سلول
• وزن
• چرخه عمر
• نرخ شارژ/تخلیه

بهترین سلول لزوماً سلولی با بالاترین رتبه Ah نیست. این یکی است که بهترین عملکرد کلی را برای برنامه ESS مورد نظر ارائه می دهد.

3. کاهش هزینه های ساخت و ادغام

کاهش تعداد سلول ها همچنین می تواند فرآیند تولید بسته باتری را ساده کند.

به عنوان مثال، سلول های کمتر ممکن است به معنای کمتر باشد:

• نقاط جوش
• اتصالات الکتریکی
• اجزای عایق
• نگهدارنده های سلولی
• سیم ها
• کانال های نظارت

این می تواند به تولید کنندگان کمک کند تا زمان مونتاژ را کاهش دهند و کارایی تولید را بهبود بخشند.

با این حال، این مزیت تنها زمانی حاصل می شود که تجهیزات تولید برای قالب سلولی خاص و معماری بسته طراحی شده باشند.

به همین دلیل استتست سلول باتری, مرتب سازی, انباشته کردن, جوشکاری, آزمایش BMS و آزمایش پایان خط-با بزرگتر شدن سلول های باتری ذخیره انرژی، اهمیت فزاینده ای پیدا می کند.

سلول‌های ذخیره‌سازی انرژی با قالب{0} بزرگ مزایای واضحی را ارائه می‌دهند، اما چالش‌های مهندسی جدیدی را نیز معرفی می‌کنند.

1. مدیریت حرارتی مهم تر می شود

مدیریت گرما یکی از مهم‌ترین ملاحظات برای باتری‌های لیتیومی-بزرگ است.

در طول شارژ و دشارژ، یک سلول باتری گرما تولید می کند. با افزایش اندازه و ظرفیت فیزیکی یک سلول، مدیریت یکنواختی دما در سراسر سلول و ماژول چالش برانگیزتر می شود.

تفاوت دما بین هسته و سطح می تواند بر:

• عملکرد باتری
• راندمان شارژ
• چرخه عمر
• قوام سلولی
• ایمنی

به همین دلیل، سیستم‌های باتری ESS بزرگ به طور فزاینده‌ای به سیستم‌های مدیریت حرارتی با طراحی دقیق و نظارت قابل اعتماد دما نیاز دارند.

سلول باتری خود تنها بخشی از معادله ایمنی است. طراحی سلول، ساختار ماژول، معماری خنک کننده، استراتژی BMS، حفاظت الکتریکی و کیفیت ساخت باید با هم کار کنند.

2. سلول های بزرگتر به ساخت دقیق تری نیاز دارند

همانطور که سلول های باتری بزرگتر می شوند، ثبات ساخت اهمیت فزاینده ای پیدا می کند.

تفاوت های کوچک در ظرفیت سلول، ولتاژ، مقاومت داخلی یا وضعیت شارژ می تواند باعث عدم تعادل در هنگام اتصال چند سلول به یکدیگر شود.

بنابراین برای تولید بسته باتری ESS، سلول ها باید قبل از مونتاژ آزمایش و بر اساس ویژگی های الکتریکی آنها گروه بندی شوند.

پارامترهای درجه بندی و مرتب سازی سلول معمولی عبارتند از:

• ظرفیت
• ولتاژ مدار باز-(OCV)
• مقاومت داخلی (IR)
• عملکرد شارژ/تخلیه
• سایر پارامترهای{0} ویژه برنامه

قابل اعتماددستگاه تست سلول باتری ودستگاه مرتب سازی باتریبه سازندگان کمک می کند تا سلول های دارای ویژگی های مشابه را در یک ماژول باتری گروه بندی کنند.

3. تطبیق سلول حیاتی می شود

عملکرد بسته باتری به شدت به قوام سلول بستگی دارد.

اگر سلول‌هایی با ظرفیت‌های متفاوت یا مقادیر مقاومت داخلی در یک ماژول مونتاژ شوند، سلول‌ها ممکن است در هنگام شارژ و تخلیه رفتار متفاوتی داشته باشند.

این می تواند منجر به:

• توزیع نابرابر ولتاژ
• افزایش دما متفاوت
• کاهش ظرفیت قابل استفاده
• تخریب سریعتر
• افزایش نیاز به تعادل

به همین دلیل، درجه بندی سلول باتری یک مرحله مهم قبل از مونتاژ ماژول است.

برای باتری‌های ESS منشوری، تجهیزات تست و مرتب‌سازی سلولی خودکار یا نیمه خودکار می‌توانند به سازندگان کمک کنند تا داده‌های آزمایش را جمع‌آوری کرده و سلول‌ها را قبل از انباشتن دسته‌بندی کنند.

نتیجه: بزرگتر همیشه بهتر نیست

بعید است که روند به سمت سلول‌های ذخیره‌سازی انرژی با ظرفیت بزرگ-ناپدید شود.

سلول‌های با ظرفیت{0}بالا می‌توانند تعداد سلول‌های مورد نیاز در سیستم باتری ذخیره‌سازی انرژی را کاهش دهند، معماری ماژول را ساده‌سازی کنند، نقاط اتصال را کاهش دهند، و به‌طور بالقوه هزینه‌های ساخت و یکپارچه‌سازی را کاهش دهند.

با این حال، سلول های بزرگتر نیز چالش هایی را در مدیریت حرارتی، قوام سلول، آزمایش، مونتاژ مکانیکی، جوشکاری و ایمنی ایجاد می کنند.

بنابراین، آینده فناوری باتری ESS صرفاً رقابت برای کسب بزرگترین رتبه Ah نیست.

سوالات متداول

آیا سلول های ذخیره انرژی بزرگتر بهتر هستند؟

نه لزوما. سلول‌های بزرگ‌تر می‌توانند تعداد سلول‌ها و پیچیدگی سیستم را کاهش دهند، اما همچنین ممکن است چالش‌های بزرگ‌تری در مدیریت حرارتی، ساخت و ایمنی ایجاد کنند. بهترین سلول به کاربرد خاص ESS بستگی دارد.

چرا سلول های 300Ah، 500Ah و بزرگتر برای ذخیره انرژی محبوب شده اند؟

سلول‌های{0}}با ظرفیت بالاتر می‌توانند انرژی بیشتری را در هر سلول ذخیره کنند و تعداد سلول‌ها و اتصالات الکتریکی مورد نیاز در سیستم باتری را کاهش دهند. این می تواند طراحی ماژول باتری را ساده کرده و به طور بالقوه هزینه های سیستم را کاهش دهد.

چه آزمایش‌هایی برای سلول‌های ذخیره‌سازی انرژی با ظرفیت بزرگ-مهم هستند؟

ظرفیت، ولتاژ، مقاومت داخلی، عملکرد شارژ/دشارژ و ثبات پارامترهای مهمی هستند. الزامات آزمایش اضافی به شیمی باتری و کاربرد بستگی دارد.

چه تجهیزاتی برای مونتاژ یک بسته باتری ESS مورد نیاز است؟

یک خط تولید بسته باتری ESS معمولی ممکن است شامل تجهیزات تست و مرتب‌سازی سلول باتری، ماشین‌های انباشته و پرس، تجهیزات تمیز کردن لیزری، دستگاه‌های جوش لیزری، تسترهای EOL، آزمایش‌کننده‌های BMS، آزمایش‌کننده‌های بسته باتری جامع و تجهیزات قدیمی باشد.

آیا می توان از سلول های منشوری با ظرفیت بزرگ-به صورت خودکار استفاده کردخطوط مونتاژ بسته باتری?

بله. خطوط مونتاژ خودکار و نیمه‌{1}خودکار می‌توانند حول ابعاد مختلف سلول منشوری و پیکربندی‌های بسته طراحی شوند. تجهیزات و فرآیند باید با توجه به اندازه سلول، ساختار ماژول، روش جوشکاری، ظرفیت تولید و الزامات آزمایش سفارشی شود.

اکنون تماس بگیرید