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Fattori che influenzano la capacità delle batterie agli ioni di litio nello stoccaggio dell'energia: cause e soluzioni

agosto 22, 2024

Introduzione: Le batterie agli ioni di litio sono diventate indispensabili nel mondo di oggi, alimentando qualsiasi cosa, dai dispositivi personali ai sistemi di accumulo di energia su larga scala. Nonostante il loro utilizzo diffuso, queste batterie sono suscettibili all’attenuazione della capacità, che ne influenza le prestazioni nel tempo. Questo articolo approfondisce le cause di questo fenomeno e offre soluzioni pratiche per mitigarne l'impatto sui sistemi di accumulo dell'energia residenziale e commerciale.

Panoramica dei sistemi di accumulo dell'energia: I sistemi di accumulo dell’energia residenziale e commerciale sono fondamentali per le soluzioni energetiche sostenibili. Questi sistemi sono generalmente costituiti da tre componenti principali: il sistema di gestione della batteria (BMS), il sistema di gestione dell’energia (EMS) e il convertitore di accumulo dell’energia (PCS), ciascuno dei quali svolge un ruolo cruciale nello stoccaggio e nella gestione efficienti dell’energia.

Comprendere la diminuzione della capacità della batteria al litio: La durata delle batterie agli ioni di litio è influenzata da una graduale diminuzione della loro capacità di fornire energia, nota come diminuzione della capacità delle batterie al litio. Questo processo è influenzato da reazioni chimiche interne, fattori ambientali esterni e modelli di utilizzo all’interno delle applicazioni di stoccaggio dell’energia.


 


Stoccaggio dell'energia

Il sistema di accumulo di energia elettrochimica è costituito da 3 parti principali per immagazzinare energia:

● Sistema di gestione della batteria (BMS): Svolge un ruolo di rilevamento ed è principalmente responsabile del monitoraggio, della valutazione, della protezione e del bilanciamento della batteria;

● Sistema di gestione dell'energia (EMS): Svolge un ruolo decisionale ed è principalmente responsabile della raccolta dati, del monitoraggio della rete e della programmazione energetica;

● Convertitore di accumulo di energia (PCS): Svolge un ruolo esecutivo e la sua funzione principale è quella di controllare il processo di carico e scarico del batteria di accumulo dell'energia imballare ed eseguire la conversione AC/DC


Comprendere la diminuzione della capacità della batteria al litio

La durata del ciclo della batteria al litio ferro fosfato influisce sulla capacità della batteria agli ioni di litio diminuendo lentamente la quantità di carica che può fornire nel corso della sua durata. Questo è indicato come La capacità della batteria al litio diminuisce. I fattori che contribuiscono a questo processo includono le reazioni all'interno della batteria, l'ambiente esterno e l'utilizzo.

 

Reazioni chimiche

1. Decomposizione dell'elettrolita: Gli elettroliti delle batterie agli ioni di litio possono ridursi nel tempo e produrre prodotti chimici indesiderati. Questi composti possono inibire la libertà degli ioni di litio di muoversi all'interno della batteria, diminuendone così la capacità.

2. Crescita dell'interfaccia elettrolitica solida (SEI): Nei primi cicli di carica e scarica, sulla superficie dell'anodo si forma un'interfaccia elettrolitica stabile e solida o strato SEI. Sebbene questo strato sia vitale per il funzionamento della batteria, la formazione continua dello strato può essere dannosa poiché consuma gli ioni di litio, con conseguente diminuzione della capacità.

3. Degradazione del catodo: Nei cicli più lunghi di carica e scarica, il materiale del catodo può erodersi e la sua disponibilità a trattenere gli ioni di litio, causando una diminuzione della capacità della batteria.


Fattori ambientali

1. Temperatura: L'alta temperatura aumenta la velocità con cui l'elettrolita si decompone e la formazione dello strato SEI, mentre a basse temperature la mobilità degli ioni di litio è limitata, con conseguenti minori prestazioni della batteria agli ioni di litio.

2. Umidità: L'esposizione ad un'elevata umidità può provocare la penetrazione di umidità, che danneggia l'elettrolito e gli altri componenti della batteria, provocandone la diminuzione della capacità.


Modelli di utilizzo

1. Cicli di carica e scarica: I cicli di carica e scarica danneggiano la batteria, il che può causare il degrado delle parti interne della batteria. Questo, a lungo andare, porta ad una riduzione della durata della batteria.

2. Profondità di  Scarica (DoD): Se la batteria viene sottoposta a cicli regolari e intensivi a livelli SOC molto bassi, è probabile che la perdita di capacità venga attivata più rapidamente.

3. Sovraccarica e scarica eccessiva: Il sovraccarico della batteria agli ioni di litio provoca lo sviluppo del SEI e la decomposizione dell'elettrolita, mentre il sovraccarico danneggia anche le celle della batteria in modo irreversibile.

 

Suggerimenti pratici per mitigare la riduzione della durata della batteria:

Per prolungare la durata delle batterie agli ioni di litio sistemi di accumulo dell’energia domestica, considera i seguenti suggerimenti:

1. Pratiche di ricarica ottimali: Mantenere le batterie a livelli di carica medi per ridurre lo stress sui componenti.

2.Gestione della temperatura: Conservare le batterie in ambienti freschi e asciutti per prevenirne il degrado dovuto al calore.

3. Abitudini d'uso: Pratica un utilizzo moderato e una calibrazione regolare per garantire letture accurate della capacità della batteria.

Il ruolo delle batterie al litio ferro fosfato: le batterie al litio ferro fosfato offrono numerosi vantaggi per l'accumulo di energia, tra cui resistenza alle alte temperature, grande capacità senza effetto memoria e rispetto dell'ambiente. Queste caratteristiche li rendono la scelta preferita per le soluzioni di accumulo di energia residenziale e commerciale.


Tecnologie future per combattere l'esaurimento della capacità della batteria

Poiché la capacità delle batterie agli ioni di litio diminuisce gradualmente nel tempo, è importante prolungarne la durata. C'è una società conosciuta come Enerluizione Batteria che sta già facendo notevoli progressi in questo settore. Ciò comporta la risoluzione di vari problemi della batteria come la capacità di sbiadimento, l'instabilità degli elettroliti e la formazione di strati che sono sfavorevoli a prestazioni efficienti. Lo stanno facendo producendo batterie al litio ferro fosfato, che hanno prestazioni migliori rispetto alle normali batterie al litio da 48 V 5 kWh.


Vantaggi delle batterie al litio ferro fosfato

1, stabilità termica 

Le batterie al litio ferro fosfato offrono una resistenza al calore superiore fino a 350 ℃ -500 ℃, superando altre sostanze chimiche al litio che raggiungono il picco a 200 ℃.

2、Effetto memoria gratuito 

Goditi la flessibilità di caricare le batterie al litio ferro fosfato senza effetto memoria, eliminando la necessità di cicli di scarica completi.

3、Design ecologico 

Scegli le batterie al litio ferro fosfato per un'opzione ecologica, priva di metalli pesanti e conforme agli standard RoHS dell'UE per lo stoccaggio sostenibile dell'energia.

 

Il futuro delle batterie a Enerlution

Aziende come Enerlution sono in prima linea nello sviluppo di soluzioni innovative per combattere l’esaurimento della capacità delle batterie. Affrontando problemi come l’instabilità dell’elettrolito e la formazione dello strato SEI, questi progressi mirano a prolungare significativamente la durata e le prestazioni delle batterie agli ioni di litio nelle applicazioni di accumulo di energia.

 Battery life reduction due to extra stress on batteries

 

Conclusione:

Comprendere i fattori che contribuiscono all'attenuazione della capacità della batteria al litio è essenziale per migliorarne le prestazioni e la durata sistemi di accumulo dell’energia a batteria. Adottando pratiche di ricarica adeguate, gestendo la temperatura e utilizzando correttamente le batterie, possiamo mitigare la riduzione della durata della batteria. Il futuro dello stoccaggio dell’energia sembra promettente con sviluppi e innovazioni continui guidati da aziende come Enerlution.


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