באַטעריע סטרוקטור סעלעקציע פֿאַר הויך-ראַטע טשאַרדזש און דיסטשאַרדזש סצענאַריאָס: סטאַקינג אָדער וויינדינג?

געגרינדעט אין 2002, ספּעציאַליזירט אין קאָמוניקאַציע ויסריכט פאַבריקאַציע און ענערגיע סטאָרידזש אינטעגראַציע, און אַ טראַסטיד שוטעף פון כינע'ס פיר הויפּט טעלעקאָם אָפּעראַטאָרן.

ווען אַן ענערגיע סטאָרידזש סיסטעם מוז סיימאַלטייניאַסלי צושטעלן הויך מאַכט רעזולטאַט, מיליסעקונדע-לעוועל ענטפער, און לאַנג-טערמין סטאַביל אָפּעראַציע, איז באַטאַרייע סטרוקטוראַל פּלאַן ניט מער בלויז אַ מאַנופאַקטורינג-פּראָצעס אַרויסגעבן. אַנשטאָט, ווערט עס אַ קערן סיסטעם פּאַראַמעטער וואָס באַשטימט ינערלעך קעגנשטעל קאָנטראָל, טערמאַל פאַרוואַלטונג עפעקטיווקייַט, און ציקל לעבן. ספּעציעל אין טשאַרדזש/דיסטשאַרדזש סצענאַריאָוז פון 3C–10C און העכער , די ינערלעך צעל סטרוקטור גלייַך ינפלוענסט קעגנשטעל פאַרשפּרייטונג, עלעקטראָכעמיש פּאָלאַריזאַטיאָן, היץ דיפיוזשאַן פּאַטס, און מעטשאַניקאַל דרוק פאַרוואַלטונג.

פֿאַר אינזשענירן וואָס זענען פאַרנומען מיט דער אויסוואַל פון ענערגיע סטאָרידזש סיסטעמען, איז עס וויכטיק צו פֿאַרשטיין די יסודותדיקע אונטערשיידן צווישן געשטאַפּלטע ליטיום באַטעריעס און ווינד סעלן אונטער הויך-ראַטע אָפּערייטינג באדינגונגען צו דערגרייכן אַ פאַרלאָזלעך סיסטעם פּלאַן.

דיזער אַרטיקל אַנאַליזירט סיסטעמאַטיש די טעכנישע פאָרשטעלונג פון פאַרשידענע באַטאַרייע סטרוקטורן אין הויך-ראַטע אַפּלאַקיישאַנז פון קייפל פּערספּעקטיוון, אַרייַנגערעכנט קראַנט וועג, עלעקטראָכעמישע ימפּידאַנס, טערמאָדִינאַמיש נאַטור, סטרוקטורעל דרוק, און סיסטעם ינטאַגריישאַן קאַמפּאַטאַבילאַטי. עס אויך ויספאָרשט זייער פּראַקטיש ינזשענירינג ווערט אין פאַקטיש-וועלט ענערגיע סטאָרידזש פּראָדוקט פּלאַן.

1. עלעקטראָכעמיש-סטרוקטורעלע קאַפּלינג מעקאַניזמען אונטער הויך-ראַטע באדינגונגען

אונטער נידעריק-ראַטע באדינגונגען (≤1C), באַטעריע וואָולטידזש אָנווער קומט דער הויפּט פון די אינטרינסיק קעגנשטעל פון מאַטעריאַלס און די יאָניש טראַנספּאָרט קעגנשטעל פון די עלעקטראָליט, בשעת די פּראַל פון סטרוקטוראַלע דיפעראַנסיז איז לעפיערעך לימיטעד.
אבער, ווען דער שיעור גייט אריבער 3C, אָהמישער קעגנשטעל (רₒ), לאָד-טראַנספער קעגנשטאַנד (Rct), און קאנצענטראציע פאלאריזאציע וואקסט שנעל, און די פראבלעם פון אומגלייכער שטראָם פארטיילונג אינעווייניק פון דער צעל הייבט אן צו אויפקומען.

די טערמינאַל וואָולטידזש פון אַ באַטאַרייע קען אויסגעדריקט ווערן ווי:

וואו Rₒ איז שטארק קארעלירט מיט דער לענג פון דער קראַנט וועג אין דעם עלעקטראָד קראַנט קאַלעקטאָר.

אין אַ וואונד סטרוקטור, ווערט שטראָם טראַנסמיטירט איבער דער לענג פון דעם עלעקטראָד בויגן, וואָס רעזולטירט אין אַ רעלאַטיוו לאַנגן עלעקטראָן טראַנספּאָרט וועג. אין קאַנטראַסט, אַ סטאַקט סטרוקטור ניצט קייפל טאַבס פארבונדן אין פּאַראַלעל צו שפּאַלטן דעם שטראָם, אַלאַוינג עס צו דורכגיין די עלעקטראָדן אין דער גרעב ריכטונג, באַטייטיק פאַרקירצן די עלעקטראָן טראַנספּאָרט דיסטאַנסע. אונטער הויך-קורס פּולס דיסטשאַרדזש, איז דעם חילוק אין שטראָם וועג גלייך ריפלעקטעד אין וואָולטאַזש קאַפּ און היץ דזשענעריישאַן אינטענסיטי.

אינזשעניריע טעסטן ווײַזן אָפט אַז ווען די אָפּזאָגן קורס וואַקסט פֿון קסנומקסק צו קסנומקסק,
די טעמפּעראַטור העכערונג קורווע פון ​​וואונד צעלן האט אַ באַמערקבאַר שטיילערע שיפּוע ווי יענע פון ​​סטאַקעד צעלן, וואָס ווייַזט אויף אַ
מער אויסגעשפראכענע קאנצענטראציע פון ​​אינערליכער שטראָם געדיכטקייט. די קאנצענטראציע עפעקט ווירקט נישט נאר אויף די מאָמענטאַנע
עפעקטיווקייט, אבער אויך פארשנעלערט SEI פילם דעגראַדאַציע, דערמיט פארמינערנדיק דעם ציקל לעבן.

2. טעכנישע קעראַקטעריסטיקס און הויך-ראַטע לימיטיישאַנז פון די וואונד סטרוקטור

דער ווינדונג פּראָצעס איז דער מערסט דערוואַקסענער טעכנאָלאָגישער וועג אין דער ליטיום באַטעריע אינדוסטריע און איז באַזונדערס פּאַסיק פֿאַר צילינדרישע צעלן און עטלעכע פּריזמאַטישע צעלן. איר הויפּט שטריך איז אַז די קאַטאָדע, סעפּאַראַטאָר און אַנאָדע ווערן קאַנטיניואַסלי געוויקלט אין דער סיקוואַנס פון קאַטאָדע-סעפּאַראַטאָר-אַנאָדע-סעפּאַראַטאָר צו פֿאָרמירן אַ זשעלי-ראָל סטרוקטור.

דעם פּלאַן אָפפערס עטלעכע אַדוואַנידזשיז, אַרייַנגערעכנט הויך פּראָדוקציע עפעקטיווקייַט, דערוואַקסן ויסריכט, קאַנטראָולד קאָסטן, און גוטע קאָנסיסטענסי.

אבער, אונטער הויך-ראַטע אַפּלאַקיישאַנז, וואונד סטרוקטורן שטייען פאר עטלעכע פיזישע לימיטיישאַנז וואָס זענען שווער צו ויסמיידן.

ערשטנס, איין-טאב אדער באגרענעצט-טאב דיזיינס קענען פירן צו קראַנט קאָנצענטראַציע. ווען הויך קראַנט גייט דורך די צעל, טענדירט דער קראַנט צו פליסן פּרעפֿערענציעל דורך געביטן לעבן די טאַבס, שאַפֿנדיק לאָקאַליזירטע הייסע ספּאַץ.

צווייטנס, די אנוועזנהייט פון א צענטראלן ליידיגן קערן פארקלענערט די וואָלומעטרישע אויסניצן, באגרענעצט דעם פלאץ פאר ווייטערדיקע פארבעסערונג אין ענערגיע געדיכטקייט.

דריטנס, די בייגן פון עלעקטראָד שיץ בעת דעם ווינדינג פּראָצעס ברענגט אריין רעזידועל מעכאנישע דרוק , וואָס מאַכט אַקטיוו מאַטעריאַל אָפּפאַל מער מסתּמא בעת אָפט הויך-ראַטע סייקלינג.

כאָטש מולטי-טאַב וויינדינג און פאַר-בענדינג טעכנאָלאָגיעס קענען פֿאַרלייכטערן עטלעכע פֿון די פּראָבלעמען, די אינהערענטע סטרוקטור רעזולטירט נאָך אין רעלאַטיוו לאַנגע עלעקטראָן טראַנספּאָרט וועגן און מאַכט עס שווער צו באַדייטנד רעדוצירן אינערלעכן קעגנשטעל. דעריבער, אין אַפּליקאַציעס וווּ הויך-ראַטע פאָרשטעלונג איז די הויפּט ציל, ווערן וויינדינג סטרוקטורן ביסלעכווייַז געמאַכט צו סטאַקט סטרוקטורן.

3. סטרוקטורעלע מעלות און פיזישע באזיס פון סטאַקט ליטהיום באַטעריעס

געשטאפלטע ליטיום באַטעריעס ווערן קאָנסטרויִרט דורך לייגן קאַטאָודס, סעפּאַראַטאָרס און אַנאָודס איינס נאָכן אַנדערן. זייערע הויפּט מעלות ליגן אין אָפּטימיזירטע קראַנט וועגן און מער איינהייטלעכע דרוק פאַרשפּרייטונג.

ערשטנס, פֿון דער פּערספּעקטיוו פֿון קראַנט פֿאַרטיילונג, נוצן געשטאַפּלטע סטרוקטורן טיפּיש קייפל טאַבס אין פּאַראַלעל , וואָס ערמעגליכט אַ מער איינהייטלעכע קראַנט פֿאַרטיילונג אַריבער דער עלעקטראָד פלאַך. קראַנט גייט דורך די עלעקטראָד שיכטן אין דער גרעב ריכטונג, באַדייטנד פֿאַרקירצן דעם וועג און דערמיט רעדוצירן אָהמישן קעגנשטעל. אין אָפּזאָגן סצענאַרן העכער 5C , ווערט די רעזולטאַט פֿאַרבעסערונג אין וואָולטאַזש קאַפּ באַזונדערס אויסגעשפּראָכן.

צווייטנס, אין טערמינען פון טערמישער פאַרוואַלטונג, די שיכטן אָרדענונג פון די סטאַפּט סטרוקטור אַלאַוז היץ דזשענעריישאַן צו זיין מער מונדיר, בשעת אויך ילימאַנייטינג די היץ אַקיומיאַליישאַן זאָנע געפֿירט דורך די ליידיק קערן אין ווונד סעלז. די מער מונדיר טערמישע פאַרשפּרייטונג ראַדוסאַז די ריזיקירן פון היגע אָוווערכיטינג און גיט אַ מער גינציק טערמיש פעלד יסוד פֿאַר מאָדול-מדרגה פליסיק קילונג אָדער לופט קילונג סיסטעם פּלאַן.

דריטנס, וועגן מעכאנישע פעסטקייט, פארמיידן געשטאפלטע סטרוקטורן עלעקטראד בייגן און צושטעלן א מער גלייכע דרוק פארטיילונג.
בעת הויך-ראַטע סייקלינג, די אָפטקייט פון עלעקטראָד יקספּאַנשאַן און קאָנטראַקשאַן ינקריסיז. די סטאַקט פּלאַן קען רעדוצירן די ריזיקירן פון סעפּאַראַטאָר דעפאָרמאַציע און מיקראָ-קורץ קרייזן געפֿירט דורך דרוק קאַנסאַנטריישאַן. עקספּערימענטאַל דאַטן ווייַזן אַז, אונטער די זעלבע מאַטעריאַל סיסטעם, סטאַקט סעלז טיפּיקלי ווייַזן אַ קאַפּאַציטעט ריטענשאַן קורס מער ווי 10% העכער ווי וואונד צעלן אין הויך-קורס ציקל טעסטינג.

4. סיסטעם-לעוועל באַדייַטונג פון ענערגיע געדיכטקייט און פּלאַץ נוצן

אין ענערגיע סטאָרידזש סיסטעם פּלאַן, ענערגיע געדיכטקייט אַפעקטירט ניט בלויז די פּאַראַמעטערס פון אַ איין צעל, אָבער אויך די קוילעלדיק קאַבינעט פּלאַן און פּראָיעקט עקאָנאָמיק. די צענטראַל ליידיק האַרץ פון ווונד סעלז ינעוואַטאַבלי ראַדוסאַז וואָלומעטריק נוצן, כוועראַז סטאַקט סטראַקטשערז פֿאַרבעסערן פּלאַץ-פילן עפעקטיווקייַט דורך פלאַך-שיכט סטאַקינג.

סיי טעאָריע און סיי פּראַקטישע אַפּליקאַציע ווײַזן אַז סטאַפּאַלד סטרוקטורן קענען דערגרייכן אַרום 5%–10% העכערע וואָלומעטרישע ענערגיע געדיכטקייט.

פֿאַר קאמערציעלע און אינדוסטריעלע ענערגיע סטאָרידזש סיסטעמען, איבערזעצט זיך די פֿאַרבעסערונג אין:

• העכער קווה/מ³
• מער קאָמפּאַקט סטאָרידזש קאַבינעט פּלאַן
• נידעריקערע פּלאַץ רעקווייערמענץ פֿאַר עקוויפּמענט צימער
• בעסערע טראַנספּאָרטאַציע און ינסטאַלירונג קאָסטן סטרוקטור

ווען די סיסטעם וואָג דערגרייכט דעם MWh לעוועל , קען די פֿאַרבעסערונג אין פּלאַץ נוצן געבראַכט דורך סטרוקטורעלע אונטערשיידן ווערן פארוואנדלט אין באַטייטיקע אינזשעניריע קאָסטן אַדוואַנטאַגעס.

5. טעכנישע שוועריקייטן פון דעם סטאַקינג פּראָצעס און אינדוסטריע טרענדס

דער שטאַפּלען פּראָצעס פארלאנגט הויכע פּינקטלעכקייט פון עקוויפּמענט, האט אַ פאַרגלייכלעך שטייטערע פּראָדוקציע צייט ווי ווינדן, און נעמט אַרײַן העכערע ערשטע ינוועסטירונג אין עקוויפּמענט. אָבער, מיט דער צייַטיקייט פון הויך-גיכקייט שטאַפּלען מאַשינען, וויזשאַן אַליינמאַנט סיסטעמען, און אינטעגרירטע שנייד-און-שטאַפּלען עקוויפּמענט , האט זיך זײַן עפֿעקטיווקייט באַדײַטנד פֿאַרבעסערט. עטלעכע אַוואַנסירטע עקוויפּמענט האט שוין געבראַכט די שטאַפּלען עפֿעקטיווקייט נאָענט צו יענער פון ווינדן פּראָצעסן.

דערצו, די אויפקום פון טרוקן-עלעקטראד טעכנאָלאָגיע און כייבריד סטעק-ווינט אינטעגרירטע טעכנאָלאָגיעס ערמעגליכט סטעקטע סטרוקטורן צו האַלטן פאָרשטעלונג אַדוואַנידזשיז בשעת ביסלעכווייַז נעראָוינג די קאָסטן ריס.

צוקונפטיגע קאנקורענץ וועט מער נישט זיין פשוט א ענין פון סטאַקינג קעגן וויינדינג, נאר גאַנץ א זוכעניש פארן אָפּטימאַלן באַלאַנס צווישן פאַבריקאַציע עפעקטיווקייט און פאָרשטעלונג.

6. פון צעל סטרוקטור ביז סיסטעם-לעוועל אינזשעניריע אינטעגראציע

אין ענערגיע סטאָרידזש אַפּלאַקיישאַנז, מוז די ברירה פון צעל סטרוקטור באַטראַכט ווערן אין קאָאָרדינאַציע מיט סיסטעם-לעוועל פּלאַן.

נידעריק-קעגנשטעל סטאַקטעד סעלז פונקציאָנירן בעסער אין פּאַראַלעל יקספּאַנשאַן סצענאַריאָס, אָפֿערן בעסער וואָולטידזש קאָנסיסטענסי און מאַכן עס גרינגער פֿאַר די BMS צו דורכפירן SOC עסטימאַציע און באַלאַנסינג קאָנטראָל . אין דער זעלביקער צייט, זייער טערמישע פאַרשפּרייטונג קעראַקטעריסטיקס זענען בעסער פּאַסיק פֿאַר די שנעל טשאַרדזש/דיסטשאַרדזש פאָדערונגען פון הויך-מאַכט ינווערטער סיסטעמען.

אין אונדזער מאַדזשאַלער ענערגיע סטאָרידזש סיסטעם פּלאַן, מיר נעמען אָן אַ סטאַקקאַבלע ליטהיום-יאָן באַטאַרייע לייזונג וואָס קאַמביינז הויך-פאָרשטעלונג צעל סטראַקטשערז מיט אַן אינטעליגענט BMS צו דערגרייכן פלעקסאַבאַל קאַפּאַציטעט יקספּאַנשאַן און סטאַביל הויך-ראַטע רעזולטאַט. די סיסטעם שטיצט שנעל טשאַרדזשינג און דיסטשאַרדזשינג, פֿעיִקייטן לאַנג ציקל לעבן און נידעריק וישאַלט, און איז פּאַסיק פֿאַר קאמערציעלע און ינדאַסטריאַל ענערגיע סטאָרידזש, PV-סטאָרידזש ינטעגראַציע, און הויך-מאַכט באַקאַפּ מאַכט אַפּלאַקיישאַנז.

דער מאָדולאַרער פּלאַן ניט נאָר ראַדוסירט דעם דרוק אויף די אָנהייבנדיקע ינוועסטמענטן, נאָר מאַכט אויך צוקונפֿטיקע קאַפּאַציטעט יקספּאַנשאַן מער באַקוועם.

7. אינזשעניריע באַשלוס לאָגיק פֿאַר סטרוקטור סעלעקציע

אין אינזשעניריע פּראַקטיק, זאָל סטרוקטורעלע סעלעקציע זיין קאָמפּרעהענסיוולי עוואַלואַטעד באַזירט אויף די פאלגענדע דימענסיעס:

• אויב די אַפּליקאַציע איז בעיקר נידעריק-קורס און קאָסטן-סענסיטיוו, די וואונד סטרוקטור אָפפערט די מעלות פון צייַטיקייט און קאָסטן-עפעקטיווקייט.
• אויב די סיסטעם פארלאנגט אָפטע הויך-קראַנט פּאַלסן, שנעלע אָפּצאָל/אָפּזאָגן קייפּאַבילאַטי, אָדער לאַנג ציקל לעבן, די געשטאפטע סטרוקטור אָפפערט שטאַרקערע טעכנישע מעלות.
• אויב דער פּראָיעקט גייט ווייטער הויכע מאַכט געדיכטקייט און אַ מער קאָמפּאַקטן פּלאַן, די געשטאפטע סטרוקטור איז העכער אין טערמינען פון ביידע פּלאַץ נוצן און טערמישע פאַרוואַלטונג.

די עסאַנס פון הויך-ראַטע אַפּלאַקיישאַנז איז מאַכט פּריאָריטעט אלא ווי קאַפּאַציטעט פּריאָריטעט.
ווען די סיסטעם ציל טוישט זיך פון פשוטע ענערגיע סטאָרידזש צו מאַכט שטיצע און דינאַמישע רעאַקציע, די ברירה פון באַטעריע סטרוקטור מוז זיך רירן צו נידעריקער אינערלעכער קעגנשטעל און העכערער איינהייטלעכקייט.

סטרוקטור איז קאָנקורענץ אין דער הויך-ראַטע תקופה

מיט אירע קירצערע קראַנט וועגן, מער איינהייטלעכער טערמישער פאַרשפּרייטונג, און בעסערער מעכאַנישער פעסטקייט , ווערט די געשטאַקטע ליטיום באַטאַרייע מער און מער וויידלי אנגענומען אין הויך-ראַטע אַפּלאַקיישאַנז.

פֿאַר פֿירמעס וואָס פּלאַנירן ענערגיע סטאָרידזש סיסטעמען אָדער פֿאַרבעסערן זייערע פּראָדוקטן, איז די אויסוואַל פֿון די ריכטיקע באַטעריע סטרוקטור נישט בלויז אַ טעכנישע פּראָבלעם, נאָר אויך אַ ענין פֿון לאַנג-טערמין פֿאַרלעסלעכקייט און פּראָיעקט צוריקקער אויף ינוועסטירונג.