De ontwikkeling van welk product dan ook kan niet afwijken van het uiteindelijke doel van het bereiken van hogere kostenprestaties. Hoewel er misschien een tegentrend is van hoge prijzen en veel ervaring als gevolg van technologische doorbraken, is de uiteindelijke trend nog steeds het bereiken van hoge kostenprestaties met de popularisering van nieuwe technologieën.
Waar gaat de technologische ontwikkeling van energieopslagproducten naartoe?
Energieopslagsystemen bestaan hoofdzakelijk uit vier hoofdcomponenten: batterijen, batterijbeheersystemen, thermische beheersystemen en veiligheidssystemen. Laten we vervolgens deze vier belangrijke componenten bespreken:
1. Batterij
Eerder werd in "Next Generation Energy Storage Products" en "The Dispute over Five Specification Routes of Energy Storage Batteries" besproken dat de stroomcapaciteit van zowel elektrische energieopslagcelproducten als systeemproducten "groter hoe beter" wordt naarmate de toekomstige ontwikkeling richting. De omvang van batterijproducten is uiteindelijk echter beperkt. Nadat de batterijcapaciteit een bepaald niveau heeft bereikt, moeten er nog steeds inspanningen worden geleverd om de intrinsieke veiligheid van de cellen te ontwikkelen en het gebruik van de celprestaties te verbeteren.
Bovendien is het noodzakelijk om batterijproducten te differentiëren op basis van de toepassingsscenario's in verschillende onderverdeelde velden en specifieke regio's, om zo vollediger te kunnen voldoen aan de behoeften van verschillende toepassingen.
2. Batterijbeheersysteem
Momenteel houdt het batterijbeheersysteem zich voornamelijk bezig met het bewaken van de batterijspanning, temperatuur, stroom, enzovoort. Het bewaakt voornamelijk de gegevens die al hebben plaatsgevonden en voert uitschakelbeveiliging en andere bewerkingen uit op basis van de afwijkingen die al hebben plaatsgevonden.
Wat wij van het batterijmanagementsysteem verwachten is:
a. Het kan de batterijstatus proactief monitoren en de toekomstige batterijstatus voorspellen op basis van de gegevens die in het verleden zijn gegenereerd.
b. Het batterijbeheersysteem kan worden gebruikt om de prestaties van de batterij gedurende de gehele levenscyclus volledig te benutten en de abnormale prestatietoestanden van de batterij onafhankelijk aan te passen.
3. Thermisch beheersysteem
Het thermische beheersysteem van de batterij is geëvolueerd van de aanvankelijke natuurlijke koeling naar geforceerde luchtkoeling en naar de huidige mainstream vloeistofgekoelde plaatvorm. Er is echter nog steeds gebleken dat dit geen bevredigende werktemperatuuromgeving voor batterijen kan bieden. Dit komt vooral tot uiting in hoge batterijtemperaturen (rond de 37 graden), grote temperatuurverschillen tussen batterijen (5 - 8 graden) en grote temperatuurvelden in de batterijcellen (15 - 20 graden).
De industrie onderzoekt ook actief nieuwe methoden voor thermisch beheer. Onlangs heeft de veel gehypte volledig ondergedompelde vloeistofkoelmethode, zoals weergegeven in de afbeelding, de batterijcellen in een vloeistofkoeltank geplaatst en vervolgens de koelvloeistof in de tank geïnjecteerd om de batterijen volledig onder te dompelen, waardoor multidirectioneel en multi-hoekcontact voor warmte wordt bereikt. verstrooiing.
De belangrijkste voordelen zijn als volgt:
a. De koelvloeistof komt rechtstreeks in contact met de batterijcellen, heeft een hogere warmte-uitwisselingsefficiëntie vergeleken met de vloeistofkoelplaten van indirecte koeling, en kan snel afkoelen of opwarmen.
b. De batterijcellen verspreiden warmte in alle richtingen wanneer ze volledig zijn ondergedompeld, en de temperatuur op elk punt in de batterijcellen is uniformer (ongeveer 3 graden) vergeleken met die van het type vloeistofkoelplaat.
c. Nadat de batterijcellen volledig zijn ondergedompeld, kan een hoge mate van temperatuuruniformiteit tussen de batterijen worden bereikt door het temperatuurverschil tussen de vloeistofinlaat en de vloeistofuitlaat te regelen.
d. Wanneer de batterijcellen volledig in de koelvloeistof zijn ondergedompeld, worden de lege gebieden tussen de batterijcellen gevuld met de koelvloeistof en gescheiden door openingen. In het geval van thermische overstroming van een enkele batterijcel kan de temperatuur snel worden weggenomen door de koelvloeistof, de verspreide temperatuur wordt geïsoleerd door de koelvloeistof en zal geen thermische diffusie vormen. De elektrolyt die wordt uitgestoten als gevolg van thermische overstroming zal ook worden geabsorbeerd en afgevoerd door de koelvloeistof, en het gas met hoge temperatuur dat uit de batterijcellen wordt uitgestoten zal worden geïsoleerd door de koelvloeistof, waardoor de veiligheid van de batterij wordt verbeterd.
Er zijn veel voordelen van vloeistofkoeling van het immersietype, maar de ontwikkeling ervan verloopt niet soepel:
a. De koelvloeistof moet de batterijen volledig onderdompelen en een goede vloeibaarheid en hoge veiligheid hebben, dus het is moeilijk om de koelvloeistof te selecteren.
b. Er zitten een groot aantal batterijen in het systeem en het is moeilijk om de stroomkanalen te ontwerpen bij volledige onderdompeling. Vaak ontstaan er hoekjes, waardoor grote temperatuurverschillen ontstaan.
Onlangs is door dataonderzoek en vergelijking van verschillende koelmethoden ontdekt dat koelproducten van het halfgeleidertype direct aan het oppervlak van batterijcellen kunnen worden bevestigd voor gebruik. Vanwege het lage vermogen en het ongemak bij grootschalige toepassing worden ze momenteel echter voornamelijk gebruikt in kleine luchtontvochtigers, waterdispensers en andere producten.
Zoals hierboven vermeld, met betrekking tot de recente ontwikkeling van technologieën voor thermisch beheer, is intelligent thermisch beheer op de lange termijn de ultieme richting voor thermisch beheer van batterijen. Door intelligent thermisch beheer kan de optimale werktemperatuur van batterijen worden gehandhaafd met een zo laag mogelijk energieverbruik.
Intelligent thermisch beheer is een alomvattend evenwicht dat rekening houdt met externe omgevingsfactoren zoals temperatuur, vochtigheid, windsnelheid, verlichting, aardwarmte, maar ook met interne componenten zoals batterijen, elektrische componenten, kabels en thermisch beheer. Het integreert de voorspelling van de externe omgeving om vooraf te anticiperen of verwarming of koeling nodig is en het bijbehorende vermogen. Dit zorgt ervoor dat de batterijen van het systeem een optimale temperatuuromgeving hebben en binnen een relatief klein bereik fluctueren.
4. Veiligheidssysteem
Het batterijveiligheidssysteem is de basis van het systeem.
Momenteel is het perfluorhexanon-brandbeveiligingssysteem de mainstream in de industrie, en sommige fabrikanten gebruiken spuitbussen, enz. Het belangrijkste verschil ligt in de middelen, die leiden tot veranderingen in de brandbeveiligingshost, terwijl andere detecties en alarmen vrij gelijkaardig zijn.
Momenteel is de brandbeveiliging van gasvormige of gasachtige middelen, zoals perfluorhexanon en aërosol, voor de brandbeveiliging voornamelijk afhankelijk van de concentratie van het middel. Wanneer de gasconcentratie na verloop van tijd afneemt, bestaat er nog steeds het risico dat het accupakket opnieuw ontbrandt.
Daarom passen sommige bedrijven op het gebied van energieopslag momenteel vloeistofbrandbeveiliging met volledige onderdompeling toe.
Het basisprincipe is: door de batterijcellen volledig onder te dompelen in het batterijpakket met een vloeibaar medium, omringt het vloeibare medium de cellen volledig, waardoor de temperatuur die wordt gegenereerd na het falen van de cel snel wordt verlaagd, waardoor de brandbare gassen met hoge temperatuur en hoge druk worden geïsoleerd die worden gegenereerd na de celstoring. falen door het vloeibare medium, en de elektrolyt die wordt uitgeworpen na het celfalen kan worden geabsorbeerd en meegenomen door het vloeibare medium.
Momenteel is het detectiegedeelte van het veiligheidssysteem van het energieopslagsysteem in de industrie echter onafhankelijk van het batterijmanagementsysteem. Over het algemeen wordt een multi-in-één-sonde die temperatuur, gas, VOC, enz. integreert, ingesteld op een bepaalde positie van het batterijpakket, met een uiterst beperkte nauwkeurigheid, om nog maar te zwijgen van de gevoeligheid.
In het hele proces van het beschermen van de veiligheid van de batterij is er alleen het onderscheid tussen falen en niet-falen, waarbij de fase van hoge temperatuur vóór het falen van de batterij volledig wordt gemist.
Wat op dit moment daarom als eerste moet worden gedaan, en wat veel bedrijven doen, is het koppelen van het veiligheidsbeheersysteem aan het batterijbeheersysteem. Het batterijmanagementsysteem monitort immers realtime de spanning en temperatuur van elke cel.
5. Intelligent geïntegreerd systeem
Momenteel gaat de intelligente ontwikkeling in de nieuwe energie-industrie, vooral op energiegebied, snel vooruit. Dit artikel stelt dat de ontwikkeling van batterijsystemen ook de uitgebreide intelligentie van batterijbeheersystemen, thermische beheersystemen en veiligheidssystemen moet omvatten.
Het veiligheidssysteem maakt gebruik van de monitoringgegevens van het batterijbeheersysteem en combineert deze met de intelligente voorspellingsgegevens van het thermische beheersysteem om vroegtijdige waarschuwingen, alarmen en brandbestrijding te voltooien voordat de batterijcellen defect raken, waardoor verliezen worden geminimaliseerd. Onder hen kan het veiligheidssysteem, in de hoge temperatuurfase voordat de batterijcellen uitvallen, de krachtige koeling van het thermische beheer starten om de faalreactie van de batterijcellen te onderdrukken. Bovendien kunnen door middel van big data-monitoring en -vergelijking het tijdstip waarop en het type batterijafwijkingen optreden vooraf worden voorspeld en kunnen overeenkomstige behandelmethoden zo vroeg mogelijk worden gemaakt.