Das elektrochemische Energiespeicherkraftwerk lädt und entlädt die positiven und negativen Elektroden der Batterie durch chemische Reaktionen, um eine Energieumwandlung zu realisieren. Die traditionelle Batterietechnologie wird durch Blei-Säure-Batterien repräsentiert, die aufgrund ihrer größeren Umweltbelastung nach und nach durch Lithium-Ionen-, Natrium-Schwefel- und andere leistungsstärkere, sicherere und umweltfreundlichere Batterien ersetzt wurden. Elektrochemische Energiespeicher haben eine schnelle Reaktionsgeschwindigkeit und werden grundsätzlich nicht durch äußere Bedingungen gestört, haben jedoch hohe Investitionskosten, eine begrenzte Lebensdauer und eine begrenzte Monomerkapazität. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der technischen Mittel wird die elektrochemische Energiespeicherung in verschiedenen Bereichen, insbesondere in Elektrofahrzeugen und Energiesystemen, immer häufiger eingesetzt.
Gegenwärtig hat die elektrochemische Energiespeicherindustrie zunächst einen industriellen Maßstab ausgebildet. Die installierte Leistung im Jahr 2020 beträgt rund 2.494,7 MW. Es wird geschätzt, dass die kumulierte installierte Kapazität bis 2025 voraussichtlich 27.154,6 MW erreichen wird, was einem Größenwachstum von 61,2 % der durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate entspricht.
Lithium-Ionen-Batterie
Eine Lithiumbatterie ist eigentlich eine Lithiumionenkonzentrationsbatterie, die positiven und negativen Elektroden bestehen aus zwei verschiedenen Lithiumionen-Interkalationsverbindungen. Während des Ladevorgangs werden Lithium-Ionen von der positiven Elektrode deinterkaliert und gelangen durch den Elektrolyten in die negative Elektrode. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die negative Elektrode in einem lithiumreichen Zustand und die positive Elektrode in einem lithiumarmen Zustand. Im Gegensatz dazu werden während der Entladung Lithiumionen von der negativen Elektrode deinterkaliert und durch den Elektrolyten in die positive Elektrode eingeführt. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die positive Elektrode in einem lithiumreichen Zustand und die negative Elektrode in einem lithiumarmen Zustand. Die Lithiumbatterie ist die praktische Batterie mit der höchsten Energiedichte auf dem Weg der relativ ausgereiften Technologie; die Umwandlungseffizienz kann 95 % oder mehr erreichen; die Entladezeit kann mehrere Stunden erreichen; Die Zykluszeiten können 5000 Mal oder mehr erreichen, und die Reaktion ist schnell.
Lithium-Batterien können hauptsächlich nach verschiedenen Kathodenmaterialien in vier Kategorien eingeteilt werden: Lithium-Kobaltoxid-Batterien, Lithium-Manganat-Batterien, Lithium-Eisenphosphat-Batterien und Mehrkomponenten-Metallverbundoxid-Batterien. Mehrkomponenten-Metallverbundoxide umfassen ternäre Materialien, Nickel-Kobalt-Mangan. Lithiumoxid, Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminat usw.
Lithium-Kobaltoxid-Batterien werden seit der Kommerzialisierung von Lithium-Ionen-Batterien als Hauptströmung von Kathodenmaterialien verwendet. Aufgrund der strukturellen Instabilität von Lithiumkobaltoxid bei Hochspannung wird Lithiumkobaltoxid hauptsächlich in kleinen Batterieanwendungen wie Mobiltelefonen und Computern verwendet.
Frühe Lithium-Manganat-Batterien haben eine schlechte Kompatibilität mit Elektrolyten bei hohen Temperaturen und ihre Strukturen sind instabil, was zu einem übermäßigen Kapazitätsabfall führt. Daher haben die Mängel der schlechten Hochtemperaturzyklen die Anwendung von Lithiummanganat in Lithiumionenbatterien immer eingeschränkt. In den letzten Jahren ermöglichte die Anwendung der Dotierungstechnologie, dass Lithiummanganat gute Hochtemperaturzyklus- und Speichereigenschaften aufweist, und eine kleine Anzahl inländischer Unternehmen kann es herstellen.
Lithium-Eisenphosphat-Batterien zeichnen sich durch eine hohe strukturelle Stabilität und thermische Stabilität, eine hervorragende Zyklenleistung bei Raumtemperatur und reiche Eisen- und Phosphorressourcen aus, die umweltfreundlich sind. In den letzten Jahren wurden Lithium-Eisenphosphat-Batterien auf dem Gebiet von Fahrzeugen mit neuer Energie, insbesondere auf dem Gebiet von Nutzfahrzeugen, weit verbreitet verwendet.
Inspiriert von der Dotierungstechnologie elementarer Materialien wie Lithiummanganat, kombiniert die ternäre Materialbatterie die Vorteile von Lithiumcobaltat, Lithiumnickelat und Lithiummanganat zu einem Lithiumcobaltat/Lithiumnickelat/Lithiummanganat drei. Das eutektische System der Phasen hat eine offensichtliche Dreiheit synergistischer Effekt, der die umfassende Leistung besser macht als die einzelner Kombinationsverbindungen. Mit dem Fortschritt der Produktionstechnologie nehmen Batterien aus ternären Materialien schnell eine wichtige Position im Bereich der Fahrzeuge mit neuer Energie ein, insbesondere im Bereich der Personenkraftwagen, und sind zum technischen Weg mit der größten staatlichen Subventionsunterstützung, der größten Lieferung und kontinuierlich geworden Erweiterung der Produktion. .