增加能源储存:我们不能走捷径

日期:2021-09-28

作者:Kevin Parmenter,应用工程总监,TSC


 
对储能的需求正在急剧增长,电池的应用无处不在——从手机到手持电动工具,再到使用与替代能源相连的电网的电动汽车。与此同时,存储单元和超级电容器之间的界限越来越模糊。超级电容器正在接管以前由电池单元完成的工作,如存储保持应用。电池和超级电容器的储能科学是高度跨学科的。该过程在本质上仍然是电化学的,但是需要考虑多种形式的工程方面,如尺寸、容积效率、可靠性,尤其是安全性。
安全性是电池应用中的关键,因为它们所含的能量确实非常高,这意味着在运输和使用过程中,短路情况可能导致放热事件(火灾)。此外,在设计之初必须考虑产品的可制造性,包括电池本身出现故障时的责任问题。此外,当电池设计成产品时,还必须考虑充电时间。这包括测量电压、电流和温度,以及调节充电时间和施加的电压和电流与测量温度的关系。
事实上,电池控制是一个共同的设计主题,无论使用的电池化学如何。随着充电时间预期的压缩,对控制的需求也在增加。司机们希望他们的电动汽车能像加油站的汽车一样快速充电。尽管这是一个崇高的目标,但电力电子技术的进步以及各种新的电池化学物质正在使未来的超快速充电成为可能,而不会在充电过程中损坏存储设备。
不间断电源是一个向更高水平的储能技术转移的领域,例如从密封铅酸电池到锂离子电池。但电池技术的变化可能带来挑战。例如,我最近有一个项目,UPS系统在交付时无法正确通电。即使严格按照启动说明操作,48伏电池组的输出电压也为零。由于时区不同,我无法拨打支持热线,因此我开始解决为什么新的开箱即用UPS没有电源的问题。
事实证明,UPS供应商可能将压接连接器从高质量连接器供应商改为更便宜的零件。好消息是,供应商在故障分析方面做得非常出色,并在一夜之间发送了新的包装和(非常重的)UPS。可悲的消息是,如果有人决定节省几分之一便士,最先进的电池和电源技术可能会脱轨。
最后,廉价连接器的成本节约远远超过了解决问题的运费——另外,如果在运输过程中电线接触到了会怎样?随着我们越来越依赖于增加储能,我们必须更好地了解电池技术的总成本与安全效益。开始有价格,结束有成本。
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