ניתוח היתרונות והחסרונות של סוללות נפוצות במערכות אחסון אנרגיה

1. סוללות ליתיום יון

סוללות ליתיום "הן סוג של סוללה העשויה ממתכת ליתיום או מסגסוגות ליתיום כחומרי אלקטרודה שליליים ומשתמשות בתמיסות אלקטרוליטים לא מימיות. בשל התכונות הכימיות התגובתיות של מתכת ליתיום, העיבוד, האחסון והשימוש של מתכת ליתיום הם סביבתיים גבוהים. עם התפתחות המדע והטכנולוגיה, סוללות ליתיום הפכו כעת לזרם המרכזי.

היתרונות העיקריים שלו כוללים: חיי שירות ארוכים, צפיפות אחסון אנרגיה גבוהה, משקל קל וכושר הסתגלות חזק;

החסרונות הם בטיחות לקויה, אופי נפיץ, עלות גבוהה ותנאי שימוש מוגבלים.

2. סוללת ליתיום טרנרית

סוללות ליתיום פולימריות טרנריות מתייחסות לסוללות ליתיום המשתמשות בתחמוצת ניקל קובלט מנגן (Li (NiCoMn) O2 כחומר האלקטרודה החיובית. חומר האלקטרודה החיובית הטרינרי עשוי ממלח ניקל, מלח קובלט ומלח מנגן כחומרי גלם, וכן ניתן להתאים את שיעור הניקל קובלט מנגן בפנים בהתאם לצרכים בפועל. לסוללות עם חומרים טרינריים כאלקטרודה חיובית יש בטיחות גבוהה יותר בהשוואה לסוללות ליתיום קובלט אוקסיד, אך המתח נמוך מדי, כאשר משתמשים בה בטלפונים ניידים (מתח הניתוק של טלפונים ניידים הוא בדרך כלל בערך 3.0V), תהיה תחושה ברורה של קיבולת לא מספקת.

היתרונות העיקריים שלו כוללים צפיפות אנרגיה גבוהה ונפח קטן עם אותה קיבולת.

החסרונות הם: יציבות תרמית לקויה, התרחשות קלה של להבות פתוחות עקב קצרים פנימיים, דעיכה מהירה של הקיבולת וחיי שירות קצרים.

3. סוללת עופרת-חומצה

זהו סוג של סוללה עם אלקטרודות העשויות בעיקר מעופרת ותחמוצות שלה, והאלקטרוליט הוא תמיסת חומצה גופרתית. במצב הפריקה של סוללות עופרת-חומצה, המרכיב העיקרי של האלקטרודה החיובית הוא דו-תחמוצת עופרת, והמרכיב העיקרי של האלקטרודה השלילית הוא עופרת; במצב הטעינה, המרכיב העיקרי של האלקטרודות החיוביות והשליליות הוא עופרת גופרתית.

יתרונותיו העיקריים כוללים: איטום בטוח, מערכת שחרור אוויר, תחזוקה פשוטה, חיי שירות ארוכים, איכות יציבה ואמינות גבוהה;

החיסרון הוא שעופרת מזהמת מאוד ובעלת צפיפות אנרגיה נמוכה (כלומר מגושמת מדי).

4. ליתיום ברזל פוספט

סוללת ליתיום ברזל פוספט מתייחסת לסוללת ליתיום יון המשתמשת בפוספט ליתיום ברזל כחומר הקתודה. חומרי האלקטרודה החיוביים של סוללות ליתיום-יון כוללים בעיקר תחמוצת ליתיום קובלט, תחמוצת ליתיום מנגן, תחמוצת ליתיום ניקל, חומרים טרינריים, ליתיום ברזל פוספט וכו'. תחמוצת ליתיום קובלט היא כיום החומר הקתודי המשמש ברוב המכריע של סוללות הליתיום-יון .

היתרונות העיקריים שלו הם: ביצועי טעינה ופריקה מעולים, ללא אפקט זיכרון, חיים ארוכים, עמידות בטמפרטורה גבוהה, ביצועי בטיחות טובים והגנה על הסביבה;

החסרונות הם: צפיפות אנרגיה נמוכה, נפח גדול יותר באותה קיבולת, ביצועים מופחתים מעט בטמפרטורה נמוכה ועלויות ייצור גבוהות יותר.

בתעשיית האבטחה הנוכחית, בהתחשב בגורמים של בטיחות ויציבות קיבולת, סוללת ליתיום ברזל פוספט היא הבחירה המרכזית.

5. סוללת סודיום גופרית

סוללת סודיום גופרית היא סוללה משנית המשתמשת בנתרן מתכתי בתור האלקטרודה השלילית, בגופרית בתור האלקטרודה החיובית, ובצינורות קרמיים כמפריד האלקטרוליטים. בטמפרטורת פעולה מסוימת, יוני נתרן עוברים תגובה הפיכה בין קרום האלקטרוליט לגופרית, ויוצרים שחרור ואגירה של אנרגיה.

היתרונות העיקריים שלו הם: האנרגיה הספציפית היא עד 760Wh/kg, אין פריקה עצמית, יעילות הפריקה היא כמעט 100 אחוז, וחיי השירות יכולים להגיע ל-10~15 שנים;

החיסרון הוא שגופרית ונתרן נמסים בטמפרטורה גבוהה של 350 מעלות צלזיוס.

6. סוללת זרימת נוזלים

סוללת אגירת אנרגיית זרימת נוזלים היא מעין מכשיר המתאים לאחסון אנרגיה קבוע בקנה מידה גדול (אחסון חשמל). בהשוואה לסוללות העופרת-חומצה הנפוצות כיום, סוללות ניקל קדמיום וסוללות משניות אחרות, יש לה את היתרונות של קיבולת כוח ואחסון אנרגיה שניתן לתכנן באופן עצמאי (מדיום אגירת האנרגיה מאוחסן מחוץ לסוללה), יעילות גבוהה, ארוכה חיים, פריקה עמוקה וידידותיות לסביבה. זוהי אחת הטכנולוגיות המועדפות לאחסון אנרגיה בקנה מידה גדול.

היתרונות העיקריים שלו כוללים פריסה גמישה, חיי מחזור ארוכים, זמני תגובה מהירים וללא פליטות מזיקות;

החיסרון הוא שצפיפות האנרגיה משתנה מאוד.

7. סוללת ליתיום מנגן אוקסיד

סוללת תחמוצת ליתיום מנגן מתייחסת לסוללה עם אלקטרודה חיובית העשויה מחומר תחמוצת ליתיום מנגן. לסוללות ליתיום מנגן אוקסיד יש מתח נומינלי של 2.5-4.2v, והן נמצאות בשימוש נרחב בשל העלות הנמוכה והבטיחות הטובה שלהן.

היתרונות העיקריים שלו כוללים צפיפות אנרגיה גבוהה, עלות נמוכה, בטיחות גבוהה וביצועים יציבים בטמפרטורות נמוכות.

החיסרון הוא ביצועים גרועים בטמפרטורה גבוהה ותוחלת חיים קצרה יחסית.

8. סוללת ליתיום קובלט אוקסיד

לסוללות ליתיום קובלט אוקסיד יש מבנה יציב, יחס קיבולת גבוה וביצועים מקיפים יוצאי דופן, אך בטיחותן ירודה ועלותן גבוהה מאוד. הם משמשים בעיקר בתאי סוללה קטנים ובינוניים ונמצאים בשימוש נרחב במכשירים אלקטרוניים קטנים כגון מחשבים ניידים, טלפונים ניידים, MP3/4 וכו', עם מתח נומינלי של 3.7V.

היתרונות העיקריים שלו כוללים צפיפות דחיסה גבוהה, יציבות טובה, מבנה יציב ועקביות מוצר טובה.

החסרונות הם בטיחות לקויה, עלות גבוהה מאוד, חיי מחזור ממוצעים ויציבות חומר ירודה.

9. סוללת ניקל

סוללת מימן ניקל היא סוג של סוללה עם ביצועים טובים. החומר הפעיל החיובי של סוללת Ni MH הוא Ni (OH) 2 (הנקראת NiO אלקטרודה), החומר הפעיל השלילי הוא מתכת הידריד, הנקראת גם סגסוגת אחסון מימן (נקראת אלקטרודת אגירת מימן), והאלקטרוליט הוא תמיסת אשלגן הידרוקסיד של 6מול/ליטר .

יתרונותיו העיקריים כוללים צפיפות אנרגיה גבוהה, מהירות טעינה ופריקה מהירה, משקל קל, חיי שירות ארוכים וללא זיהום סביבתי;

החסרונות הם אפקט זיכרון קל, בעיות ניהול נוספות והמסת מפריד סוללה בודדת שקל ליצור.