技术讲解 | 探索低压储能锂离子电池组的兴起

随着能源需求的增长,储能技术的发展成为行业热点,占储能系统成本的60%,储能电池Pack受到广泛关注。 低压储能锂电池Pack作为一种高效可靠的储能解决方案日益兴起。

 

1.什么是低压储能锂电池组?

 

低压锂电池Pack,顾名思义,汇集了“低压”、“锂电池”、“Pack”三个概念。

 

首先,什么是Pack?

Battery Pack又称电池模组,是一种对电池生产过程进行封装、封装、组装的过程。 它将多个单体电池并联和串联连接起来,根据客户要求形成特定的形状,称为Pack。

 

其次,什么是锂电池?

目前户用“光伏+储能”领域,主流电池为铅酸电池和锂离子电池,而锂离子电池是电化学储能的主流技术。 2021年全球电化学储能装机容量为21.1吉瓦。 其中,锂离子电池占93.9%,铅酸电池占2.2%,钠基电池2.0%,液流电池1.2%。 与铅酸电池相比,锂离子电池具有优异的循环时间、能量密度、响应时间,并且环保。 过去,高昂的成本限制了它的发展。 近年来,随着技术的发展,成本不断下降,锂离子电池将成为未来主要发展方向。

 

最后,什么是低压电池?

低压储能电池的电压通常在48-60V之间,使用时不能将电池相互串联以提高电压(即无论接入多少节电池,电压始终相同) )。 低压储能电池对BMS的要求较低,对电池不平衡的影响较小,技术也比较成熟,因此价格也相对较低。

高压储能电池单体电压通常在80-100V之间,使用高压电池通过串联进行升压,最终整体电压可提升至400-600V左右(家用储能),高压储能 电池对BMS的技术和安全要求较高,因此价格也较高。

由于高压电芯能量密度高,其安全性能比低压电池低,相对更容易发生自燃或自爆,而低压电池可以大大降低安全隐患 在运输、安装和使用过程中。 从供应链来看,目前市场上高压电池供应紧张,导致客户很难买到符合自己期望的高压电池,而CHISAGE ESS的低压电池则提供了更多选择。

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2.低压储能锂电池Pack组成的结构

 

低压储能电池Pack的组成主要包括单体电池模组、电气系统、箱体、BMS几大部分。

 

如果把电池组比作人体,电池模组可以看作是心脏,负责储存和释放电能; 电气系统可以看作是动脉、血管和神经网络,将电池电能源源不断地输送到末端负载,并实时传输检测和控制信号。 箱体可视为骨架,起到支撑、抵抗机械冲击、保护环境的作用; 而BMS可以看作是电池的大脑,负责测量电池的电压、电流、温度等参数。 BMS(电池管理系统)可以看作是电池的大脑,负责测量电池的电压、电流、温度等参数。

 

3.低压锂电池组储能原理及工艺

 

低压锂电池组的基本原理是基于氧化还原反应的电化学性质。 充电时,锂离子在正极材料(如LiCoO2或LiFePO4)中形成LiCoO2或LiFePO4,同时在负极材料(如石墨)中,锂离子从电解液中进入金属石墨并被还原为 锂原子。 放电时,锂离子会反向返回电池形成LiFePO4或LiCoO2,同时被氧化成锂离子。

低压储能锂电池Pack工艺主流先进的激光焊接和超声波焊接两种方式,激光焊接是采用高能量密度激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。 超声波焊接是利用高频振动波传送到两个被焊接物体的表面,在压力作用下,使两个物体表面相互摩擦并形成分子层之间的熔合。 CHISAGE ESS的低压电池组采用激光焊接技术,采用目前顶级的德国IPG激光器,避免了超声波焊接表面摩擦造成的安全阀损坏,更加可靠。

 

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4.低压锂电池Pack参数及选型

 

低压锂电池组参数与电池选型密切相关,需要从安装、电气、安全、使用环境等方面考虑。 下面以CHISAGE ESS的低压锂电池Pack CE48100-W(51.2V/100Ah)为例,介绍电池选型时需要注意的参数:

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安装参数
(1) 重量/尺寸

CE48100-W的重量为55kg,尺寸为430×191.5x630mm。 在选择电池组时,客户需要考虑地板或墙壁的承重能力以及可用的安装空间,以及电池系统的长、宽、高是否会受到该空间的限制。

(2) 安装

CHISAGE ESS的低压锂电池组有落地式和壁挂式两种,可根据个人喜好和实际安装难度进行选择。 CE48100-W支持两种安装方式,简约时尚的风格适合多种场景。

(3)防护等级

它表示电气设备外壳对异物(灰尘、液体等)侵入的防护能力,防护等级越高,效果越好。 CE48100-W的防护等级为IP65,属于较高防护等级。

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电气参数
(1) 标称能量

选择合适的电池容量是一个复杂的过程,除了考虑负载外,还需要考虑电池的充放电容量、逆变器的最大功率、负载的通电时间、具体的应用场景等。 CE48100-W的容量为5.12kWh,基本满足一般家庭的电池储能需求。

(2)工作电压

此电压范围需要与逆变器的电池输入范围相匹配,过高或低于逆变器的电池电压范围将导致电池系统无法与逆变器一起使用,CE48100-W的工作电压范围为40 ~58.4V,适用于任何CHISAGE ESS家用储能逆变器。

(3) 最大充放电电流

电池系统支持的最大充放电电流决定了电池的充放电时间。CE48100-W最大充电电流为50A,最大放电电流为100A,即支持0.5C充电和1C放电。

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安全参数
(1)锂离子电池类型

锂离子电池根据正极材料的不同主要分为钴酸锂电池、锰酸锂电池、镍酸锂电池、磷酸铁锂电池、三元锂电池等。 考虑到安全性、稳定性和性价比,CE48100-W采用了更加稳定可靠的磷酸铁锂电池。

(2) 保修

注意电池保修条款、保修期限和范围的内容。 影响电池保修期的因素一般有两个,一是保修期,二是一定深度放电内的循环次数,首先到达保修期的期限。 例如CE48100-W保修5年(延保10年),80%DOD(放电深度)时循环次数为6000次。 如果 5 年内超过 6000 次循环,则保修期已过。

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环境参数
(1) 温度范围

注意电池支持的环境温度范围,超出温度范围会影响电池的正常使用。CE48100-W电池支持充电温度范围0-55℃,放电温度范围-20-55℃ 。

(2) 湿度

对于一些潮湿或者高海拔地区需要注意这个参数,CE48100-W电池的湿度范围为20~95%RH。

 

除此之外,还需要关注低压蓄电池组的其他性能,才能给用户带来更加方便、舒适的使用体验。 例如CHISAGE ESS电池采用A级电池,可用容量更高; 最多支持15节电池并联,满足电池存储容量扩展需求; 还支持BMS地址自动设置,可兼容更多逆变器。 用户可以根据实际需求,考虑不同的电池功能,做出最适合自己的选择。

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储能用低压锂电池Pack在新能源领域有着广阔的应用前景,尤其在家庭储能系统和工商业储能系统中表现突出,适用于家庭、办公室、商场、超市、医院等场所。 其他多场景需求。 其安全性高、寿命长、能量密度高等优点使其成为储能技术发展的重要趋势之一。 中智储能将继续致力于储能低压锂电池组的研发和应用,为新能源产业的发展贡献力量。

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