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Welcher Typ von Energiespeicherbatterie ist für den Einsatz in Ländern mit hohen Breitengraden geeignet?

Energy Storage Lithium Battery Pack

Welche Art von Energiespeicher-Batterie ist für den Einsatz in Ländern oder Regionen mit hohen Breitengraden geeignet und welche Vorsichtsmaßnahmen sind bei dieser Art von Akkupack zu beachten? Vielleicht haben viele Menschen, die in Russland, Kanada, Island, Norwegen, Schweden, Dänemark und Finnland leben, die oben genannten Zweifel.

Die Einteilung der Breitengrade beruht auf der Tatsache, dass Geographen die Erde in die südliche und die nördliche Hemisphäre einteilen. Der Äquator hat 0 Grad, der Südpol und der Nordpol haben 90 Grad. Sie ist also in drei gleiche Teile zwischen 0 Grad und 90 Grad unterteilt. Die nördliche und die südliche Hemisphäre bestehen aus insgesamt sechs gleichen Teilen, von denen einer 30 Grad beträgt. Nach dieser Einteilungsmethode werden niedrige, mittlere und hohe Breitengrade gebildet.

Der Winter in den hohen Breiten ist lang und kalt, und die monatliche Durchschnittstemperatur liegt unter 0 ℃; Der Sommer ist kurz und warm, und die monatliche Durchschnittstemperatur liegt über 10 ° C. Die jährliche Niederschlagsmenge beträgt 300 ~ 600 mm, und die relative Luftfeuchtigkeit ist hoch. Die jährliche Temperaturspanne ist groß. Dieses Gebiet ist die Quelle polarer kontinentaler Luftmassen mit hoher geographischer Breite, langer Nachtzeit im Winter, kleinem Mittagssonnenwinkel, Schneebedeckung, starker Abkühlung durch Bodenstrahlung und kann nicht durch Meeresluftmassen ausgeglichen werden.

Können NCM-Batterien/Lithiumtitanat-Batterien/Lithiumeisenphosphat-Batterien aufgrund der relativ niedrigen Temperaturen im Winter in Ländern oder Regionen mit hohen Breitengraden verwendet werden?

Analyse verschiedener Lithium-Batterietypen in kalter Umgebung

1. NCM Energiespeicher Lithium-Batterie

Die Temperaturcharakteristik der NCM-Tieftemperatur-Lithiumbatterie ist ein Indikator für die Zuverlässigkeit der Batterie, und die Leistung der Batterie kann auch durch Änderung der Umgebungstemperatur bewertet werden. Die Tieftemperatureigenschaften von NCM-Lithiumbatterien werden hauptsächlich anhand des Tieftemperatur-Entladeverhaltens und der Zyklenlebensdauer untersucht. Das Wichtigste bei Tieftemperaturbatterien ist die Aufrechterhaltung der Fließfähigkeit der Materialien unter Tieftemperaturbedingungen, damit die Lithiumionen frei zwischen der positiven und der negativen Elektrode hin- und herpendeln können, um das Laden und Entladen der Batterien zu ermöglichen.

Gegenwärtig, NCM-Lithium-Batterie können die Hersteller im Wesentlichen eine Entladetemperatur von -20 °C, eine Entladekapazität von mehr als 50 % und eine Zykluslebensdauer von etwa 800 Mal erreichen, was den Anforderungen gewöhnlicher Energiespeichersysteme und Stromverbrauchsszenarien voll und ganz entspricht.

In der Luft- und Raumfahrt, bei Spezialgeräten und anderen Spezialprodukten oder in nördlichen, alpinen und anderen kalten Umgebungen müssen NCM-Lithium-Batteriepacks jedoch eine niedrigere Entladetemperatur erreichen können, um den rauen Betriebsbedingungen gerecht zu werden.

2. Lithium-Titanat-Akku

Lithium-Titanat-Batterie ist eine Art von Lithium-Ionen-Batterie Kathodenmaterial – Lithium-Titanat, die eine 2,4V oder 1,9V Lithium-Ionen-Sekundärbatterie mit Kathodenmaterialien wie Lithium-Manganat, NCM-Material oder Lithium-Eisenphosphat bilden kann. Darüber hinaus kann er auch als Pluspol verwendet werden, um eine 1,5-V-Lithium-Sekundärbatterie mit einem Minuspol aus Metall-Lithium oder einer Lithiumlegierung zu bilden.

Die Lithium-Titanat-Batterie hat eine hohe Temperaturbeständigkeit und eine lange Lebensdauer. Es kann normal von -50 ℃ bis 60 ℃ geladen und entladen werden. Bei -20 °C kann die Entladekapazität noch 76 % derjenigen bei Raumtemperatur erreichen. Aber die Kosten sind extrem hoch, so dass Lithium-Titanat-Batterien nur selten zur Energiespeicherung verwendet werden.

3. Lithium-Eisenphosphat-Akku (LFP-Akku)

Die Arbeitsumgebung der Lithium-Eisenphosphat-Batterie ist in der Regel -20 ° C bis 65 ° C. Bei -20 ° C, ist die Leistung nur 30-50% der normalen Temperatur, und der Zyklus Zerfall ist sehr schnell. Aber die Lebensdauer beträgt 3000-6000 Zyklen, so dass die lange Lebensdauer für viele Haushalte attraktiv ist.

Aus dem Vergleich der Entladeleistung der drei oben genannten Lithiumbatterien bei -20 °C geht hervor, dass NCM-Batterien und Lithiumtitanat-Batterien für Gebiete in hohen Breitengraden besser geeignet sind. Aber aufgrund der Haushalts-Energie-Speicher-Batterien sind zu Hause oder im kommerziellen Innenbereich verwendet werden, ist die Temperatur zu Hause in der Regel über -20 ° C, so dass die Lithium-Eisen-Phosphat-Batterie kann auch weit in der Energie-Speicher-Batterie verwendet werden. Und der Vorteil der LFP-Batterie mit einer langen Lebensdauer von 3000-6000 Zyklen macht die LFP-Batterie in Ländern mit hohen Temperaturen besonders wirtschaftlich und wettbewerbsfähig.

Die meisten 5KWH-Stromwand , 10KWH-Stromwand , und 48V-Rack-Batterien auf dem Markt verwenden LFP-Batterien als erste Option.

Vorteil oder Nachteil der Akkutechnologie

Bei Lithiumbatterien, die in Ländern oder Regionen mit hohen Breitengraden eingesetzt werden, ist neben der Auswahl der Zellen auch der Verpackungsprozess sehr wichtig, der sich vor allem in der Reihen- oder Parallelschaltung der Zellen, der Anschlussart der Stromleitungen und der Installationsart der Spannungserfassungsleitungen usw. widerspiegelt. Gegenwärtig werden Lithiumbatterien hauptsächlich durch Laserschweißen, Verriegelungsschrauben, Punktschweißen, Löten usw. hergestellt.

1. Laserschweißtechnik

Da es sich um einen sehr wichtigen Prozess bei der Batterieherstellung handelt, hat er einen großen Einfluss auf die Konsistenz, Stabilität und Sicherheit der Batterie. Es gibt viele Laserschweißteile in der Batterie, und der Prozess ist schwierig, so dass die Anforderungen an den Schweißprozess höher sind. Hocheffizientes und präzises Laserschweißen kann die Sicherheit, Zuverlässigkeit und Lebensdauer von Batterien erheblich verbessern.

Die Laserschweißgeräte sind in der Regel 3KW. Beim Schweißen von 1mm dicken Aluminiumblechen wird die Leistung auf 40% – 60% der Gesamtleistung eingestellt. Beim Schweißen sollte das Verbindungsstück vollständig an der Stirnseite des Pols des Elektrokerns anliegen, um Lücken zu vermeiden. Das Verbindungsstück muss im H-Zustand sein, der eine hohe Festigkeit aufweist und beim Bewegen des Batteriesatzes nicht leicht reißt.

Powerwall battery laser welding
Laserschweißtechnik für SmartPropel Powerwall

2. Verriegelungsschrauben-Technologie

Es handelt sich dabei um ein fortschrittliches Verpackungsverfahren für Lithiumbatterien, das bei Fahrzeugen mit geringer Geschwindigkeit und bei der Energiespeicherung im Haushalt üblich ist. Die Art der Verriegelung der Schraube macht das Lithium-Batterie-Pack einfach, spart das Laserschweißgerät und benötigt nur einen Schraubenschlüssel zur Realisierung. Gleichzeitig ist es bequem, die problematische Batterie zu zerlegen.

48V battery screw locking technology
Locking Screw Technology für SmartPropel 48V Rack-Batterie

3. Löttechnik

Mit Lot wird im Allgemeinen die Lotlegierung aus Zinn-Blei oder Zinn-Silber-Kupfer bezeichnet. Unter normalen Umständen liegt der Schmelzpunkt von Zinn bei 231,9 ℃. Im Allgemeinen liegt der Schmelzpunkt einer Zinnbarrenlegierung unter dem der einzelnen Metalle, aus denen sie besteht. Der Schmelzpunkt von Bleilot (Zinngehalt 63 %, Bleigehalt 37 %) liegt zum Beispiel bei 183 ℃. Der Schmelzpunkt von bleifreiem Lot liegt bei etwa 220 ℃ (Zinn 99,3%, Kupfer 0,7%).

Beim Löten von Zinn kann es notwendig sein, die Temperatur höher einzustellen, da die verkupferten Aluminiumbleche, die für die Reihen- oder Parallelschaltung von elektrischen Zellen verwendet werden, mit Zinn bei höherer Temperatur gelötet werden müssen.

4. Zinnpest (niedrige Temperatur)

Das heißt, Zinn wird krank, vor allem weil es bei niedrigen Temperaturen seine ursprünglichen Eigenschaften verliert, d. h. das Phänomen, dass Zinn bei niedrigen Temperaturen zu Pulver zerfällt.

Zinn hat zwei Arten von Kristallen. Wenn die Temperatur über 13 ℃ liegt, ist es ein heller Block aus weißem Zinn( β Zinn), der als edle Dekoration oder Uhrengehäuse, Weinkannen und Teekannen verwendet werden kann. Liegt die Temperatur jedoch unter 13 ℃, bricht der Kristall allmählich und beginnt sich in sein Allotrop graues Zinn( α-Zinn umzuwandeln, aber die Umwandlungsgeschwindigkeit ist sehr langsam. Sobald die Temperatur auf etwa -33 ℃ sinkt, ist die Veränderung der Kristallzersetzung extrem, und weißes Zinn wird zu pulverförmigem „grauem Zinn“.

Wenn β-Zinn (Dichte 7,298 g/cm) in α-Zinn (Dichte 5,846 g/cm) um etwa 20 % seines Volumens vergrößert wird, zerfällt es zu Pulver. Die geringe Menge an Aluminium, Kupfer, Magnesium, Mangan, Zink und anderen Verunreinigungen, die im ursprünglichen Zinn enthalten sind, können diese Umwandlung beschleunigen; Verunreinigungen wie Wismut, Blei, Antimon, Silber und Gold können die Umwandlung jedoch verlangsamen und sogar hemmen, wenn der Gehalt eine bestimmte Menge erreicht. Um das Auftreten von Zinn-Epidemien zu vermeiden, sollte die Temperatur von Zinn während der Lagerung und des Transports nicht zu niedrig sein, und Zinnbehälter oder Zinnschweißbehälter sollten nicht in kalten Gebieten verwendet werden. Pulverisiertes graues Zinn kann in weißes Zinn umgeschmolzen werden.

Auf der Grundlage der oben genannten Schweißmethoden wird empfohlen, bei der Herstellung von Lithiumbatterien für den Einsatz in Ländern und Regionen mit hohen Breitengraden die Batteriezellen durch Laserschweißen oder Festschrauben in Reihe oder parallel zu schalten und die Spannungserfassungsleitung durch Laserschweißen mit geringer Leistung oder Festschrauben und die Stromleitung durch Festschrauben zu verbinden.

SmartPropel Produktionslinie verwendet sowohl die Laserschweißtechnologie als auch die Verriegelungsschraubentechnologie, um den unterschiedlichen Anwendungen der Akkus gerecht zu werden und um sicherzustellen, dass die Energiespeicherbatterien für das Energiesparen im Haushalt und die Strombatterien für Elektrofahrzeuge hervorragend funktionieren.

Ihre Batterien sind für hoch gelegene Länder wie Russland, Kanada, Island, Norwegen, Schweden, Dänemark und Finnland erhältlich. Die Menschen in diesen Ländern können Lithiumbatterien auch bei extrem kaltem und verschneitem Wetter entspannt nutzen.