Die Entwicklung eines Produkts darf nicht vom Endziel einer höheren Kostenleistung abweichen. Dabei kann es zwar einen Gegentrend zu hohen Preisen und hoher Erfahrung aufgrund technologischer Durchbrüche geben, der letzte Trend besteht jedoch immer noch darin, durch die Popularisierung neuer Technologien eine hohe Kostenleistung zu erzielen.
Wohin geht die technologische Entwicklung von Energiespeicherprodukten?
Energiespeichersysteme bestehen im Wesentlichen aus vier Hauptkomponenten: Batterien, Batteriemanagementsystemen, Wärmemanagementsystemen und Sicherheitssystemen. Lassen Sie uns als Nächstes diese vier Hauptkomponenten besprechen:
1. Batterie
Es wurde bereits in „Energiespeicherprodukte der nächsten Generation“ und „Der Streit um fünf Spezifikationswege für Energiespeicherbatterien“ erörtert, dass die Leistungskapazität sowohl von Produkten zur Speicherung elektrischer Energie als auch von Systemprodukten als zukünftige Entwicklung dem Grundsatz „Größer ist besser“ folgt Richtung. Allerdings ist die Größe von Batterieprodukten letztendlich begrenzt. Nachdem die Batteriekapazität ein bestimmtes Niveau erreicht hat, müssen noch Anstrengungen unternommen werden, um die Eigensicherheit der Zellen zu entwickeln und die Ausnutzung der Zellleistung zu verbessern.
Darüber hinaus ist es notwendig, Batterieprodukte entsprechend den Anwendungsszenarien in verschiedenen unterteilten Bereichen und spezifischen Regionen zu differenzieren, um den Anforderungen verschiedener Anwendungen besser gerecht zu werden.
2. Batteriemanagementsystem
Derzeit beschäftigt sich das Batteriemanagementsystem hauptsächlich mit der Überwachung von Batteriespannung, Temperatur, Strom usw. Es überwacht hauptsächlich die bereits aufgetretenen Daten und führt einen Ausschaltschutz und andere Vorgänge bei bereits aufgetretenen Anomalien durch.
Was wir vom Batteriemanagementsystem erwarten, ist:
a. Es kann den Batteriezustand proaktiv überwachen und anhand der in der Vergangenheit generierten Daten den zukünftigen Batteriezustand vorhersagen.
b. Mit dem Batteriemanagementsystem kann die Leistung der Batterie über den gesamten Lebenszyklus hinweg voll ausgenutzt werden und anormale Leistungszustände der Batterie selbstständig angepasst werden.
3. Wärmemanagementsystem
Das Batterie-Wärmemanagementsystem hat sich von der anfänglichen natürlichen Kühlung zur erzwungenen Luftkühlung und zur aktuellen gängigen flüssigkeitsgekühlten Plattenform weiterentwickelt. Es wurde jedoch immer noch festgestellt, dass es keine zufriedenstellende Arbeitstemperaturumgebung für Batterien bieten kann. Dies äußert sich hauptsächlich in hohen Batterietemperaturen (ca. 37 Grad), großen Temperaturunterschieden zwischen Batterien (5 - 8 Grad) und großen Temperaturfeldern innerhalb der Batteriezellen (15 - 20 Grad).
Die Branche erforscht außerdem aktiv neue Methoden des Wärmemanagements. Bei der kürzlich viel gepriesenen vollständig eingetauchten Flüssigkeitskühlungsmethode, wie in der Abbildung dargestellt, werden die Batteriezellen in einen Flüssigkeitskühltank gelegt und dann die Kühlflüssigkeit in den Tank eingespritzt, um die Batterien vollständig einzutauchen, wodurch ein multidirektionaler und multiwinkeliger Kontakt für Wärme erreicht wird Dissipation.
Die Hauptvorteile sind folgende:
a. Die Kühlflüssigkeit kommt direkt mit den Batteriezellen in Kontakt, hat im Vergleich zu den Flüssigkeitskühlplatten der indirekten Kühlung eine höhere Wärmeaustauscheffizienz und kann schnell abkühlen oder aufheizen.
b. Die Batteriezellen leiten Wärme in alle Richtungen ab, wenn sie vollständig eingetaucht sind, und die Temperatur an jedem Punkt innerhalb der Batteriezellen ist gleichmäßiger (ca. 3 Grad) im Vergleich zu der des Typs mit Flüssigkeitskühlplatte.
c. Nachdem die Batteriezellen vollständig eingetaucht sind, kann ein hohes Maß an Temperaturgleichmäßigkeit zwischen den Batterien erreicht werden, indem der Temperaturunterschied zwischen Flüssigkeitseinlass und Flüssigkeitsauslass gesteuert wird.
d. Wenn die Batteriezellen vollständig in die Kühlflüssigkeit eingetaucht sind, werden die freien Bereiche zwischen den Batteriezellen mit der Kühlflüssigkeit gefüllt und durch Lücken getrennt. Im Falle eines thermischen Durchgehens einer einzelnen Batteriezelle kann die Temperatur schnell durch die Kühlflüssigkeit abgeführt werden, die diffundierte Temperatur wird durch die Kühlflüssigkeit isoliert und es kommt zu keiner thermischen Diffusion. Der aufgrund des thermischen Durchgehens ausgestoßene Elektrolyt wird ebenfalls von der Kühlflüssigkeit absorbiert und abgegeben, und das aus den Batteriezellen ausgestoßene Hochtemperaturgas wird von der Kühlflüssigkeit isoliert, wodurch die Batteriesicherheit verbessert wird.
Die Immersions-Flüssigkeitskühlung bietet viele Vorteile, ihre Entwicklung verläuft jedoch nicht reibungslos:
a. Die Kühlflüssigkeit muss die Batterien vollständig umhüllen und eine gute Fließfähigkeit und hohe Sicherheit aufweisen, daher ist es schwierig, die Kühlflüssigkeit auszuwählen.
b. Es gibt eine große Anzahl an Batterien im System und es ist schwierig, die Strömungskanäle bei vollständigem Eintauchen zu gestalten. Es kommt häufig vor, dass Ecken entstehen, was zu großen Temperaturunterschieden führt.
Kürzlich wurde durch Datenrecherche und Vergleich verschiedener Kühlmethoden festgestellt, dass Kühlprodukte vom Halbleitertyp zur Verwendung direkt auf der Oberfläche von Batteriezellen angebracht werden können. Aufgrund der geringen Leistung und der Unannehmlichkeiten bei der Anwendung in großem Maßstab werden sie derzeit jedoch hauptsächlich in kleinen Luftentfeuchtern, Wasserspendern und anderen Produkten verwendet.
Wie oben erwähnt, ist im Hinblick auf die jüngste Entwicklung von Wärmemanagementtechnologien auf lange Sicht ein intelligentes Wärmemanagement die ultimative Richtung des Batterie-Wärmemanagements. Durch intelligentes Wärmemanagement kann die optimale Arbeitstemperaturumgebung der Batterien bei minimalem Energieverbrauch aufrechterhalten werden.
Intelligentes Wärmemanagement ist eine umfassende Bilanz, die externe Umweltfaktoren wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit, Beleuchtung, Erdwärme sowie interne Komponenten wie Batterien, elektrische Komponenten, Kabel und Wärmemanagement berücksichtigt. Es integriert die Vorhersage der äußeren Umgebung, um im Voraus vorherzusagen, ob Heizung oder Kühlung und die entsprechende Leistung benötigt werden. Dadurch wird sichergestellt, dass die Batterien des Systems eine optimale Temperaturumgebung haben und in einem relativ kleinen Bereich schwanken.
4.Sicherheitssystem
Das Batteriesicherheitssystem ist das Endergebnis des Systems.
Derzeit ist das Perfluorhexanon-Brandschutzsystem das gängige System in der Branche, und einige Hersteller verwenden Aerosole usw. Der Hauptunterschied liegt in den Wirkstoffen, die zu Veränderungen im Brandschutzwirt führen, während andere Erkennungen und Alarme recht ähnlich sind.
Gegenwärtig ist der Brandschutz mit gasartigen oder gasähnlichen Stoffen wie Perfluorhexanon und Aerosol hauptsächlich auf die Wirkstoffkonzentration für den Brandschutz angewiesen. Wenn die Gaskonzentration mit der Zeit abnimmt, besteht immer noch die Gefahr einer Wiederentzündung des Akkus.
Daher setzen derzeit einige Energiespeicherunternehmen auf einen Brandschutz mit vollständiger Eintauchung von Flüssigkeiten.
Das Grundprinzip besteht darin: Durch das vollständige Eintauchen der Batteriezellen in das Batteriepaket mit einem flüssigen Medium umgibt das flüssige Medium die Zellen vollständig, wodurch die nach dem Zellausfall erzeugte Temperatur schnell gesenkt wird und die nach dem Zellausfall entstehenden brennbaren Gase mit hoher Temperatur und hohem Druck isoliert werden Versagen durch das flüssige Medium, und der nach dem Zellversagen ausgestoßene Elektrolyt kann vom flüssigen Medium absorbiert und abtransportiert werden.
Derzeit ist der Erkennungsabschnitt des Sicherheitssystems des Energiespeichersystems in der Industrie jedoch unabhängig vom Batteriemanagementsystem. Im Allgemeinen wird eine Multi-in-One-Sonde, die Temperatur, Gas, VOC usw. integriert, an einer bestimmten Position des Batteriepakets angebracht, mit äußerst begrenzter Genauigkeit, ganz zu schweigen von der Empfindlichkeit.
Im gesamten Prozess zum Schutz der Batteriesicherheit gibt es nur die Unterscheidung zwischen Ausfall und Nicht-Ausfall, wobei die Hochtemperaturphase vor dem Batterieausfall völlig fehlt.
Daher sollte derzeit und in vielen Unternehmen zunächst einmal das Sicherheitsmanagementsystem mit dem Batteriemanagementsystem verknüpft werden. Schließlich überwacht das Batteriemanagementsystem die Spannung und Temperatur jeder Zelle in Echtzeit.
5. Intelligentes integriertes System
Derzeit schreitet die intelligente Entwicklung in der neuen Energiebranche, insbesondere im Energiebereich, rasant voran. In diesem Papier wird davon ausgegangen, dass die Entwicklung von Batteriesystemen auch die umfassende Intelligenz von Batteriemanagementsystemen, Wärmemanagementsystemen und Sicherheitssystemen umfassen muss.
Das Sicherheitssystem nutzt die Überwachungsdaten des Batteriemanagementsystems und kombiniert sie mit den intelligenten Vorhersagedaten des Wärmemanagementsystems, um Frühwarnung, Alarm und Brandbekämpfung durchzuführen, bevor die Batteriezellen ausfallen, und so Verluste zu minimieren. Unter anderem kann das Sicherheitssystem in der Hochtemperaturphase vor dem Ausfall der Batteriezellen die Hochleistungskühlung des Wärmemanagements starten, um die Ausfallreaktion der Batteriezellen zu unterdrücken. Darüber hinaus können durch Big-Data-Überwachung und -Vergleich der Zeitpunkt und die Art von Batterieanomalien im Voraus vorhergesagt und entsprechende Behandlungsmethoden so früh wie möglich entwickelt werden.