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Qué tipo de batería de almacenamiento de energía es adecuada para su uso en países de alta latitud?

Energy Storage Lithium Battery Pack

¿Qué tipo de batería de almacenamiento de energía es adecuado para su uso en países o regiones de alta latitud y cuáles son las precauciones para este tipo de proceso de baterías? Quizás muchas personas que viven en Rusia, Canadá, Islandia, Noruega, Suecia, Dinamarca y Finlandia tengan las dudas anteriores.

La división de latitudes se basa en el hecho de que los expertos en geografía dividen la tierra en el hemisferio sur y el hemisferio norte. El ecuador está a 0 grados, y el polo sur y el polo norte están a 90 grados. Así que se divide en tres partes iguales entre 0 grados y 90 grados. Los hemisferios norte y sur suman un total de seis partes iguales, una de ellas de 30 grados. Según este método de división, se forman latitudes bajas, medias y altas.

El invierno en las latitudes altas es largo y frío, y la temperatura media mensual es inferior a 0 ℃; el verano es corto y cálido, y la temperatura media mensual es superior a 10 ° C. La precipitación anual es de 300 ~ 600mm, y la humedad relativa es alta. La gama de temperaturas anuales es amplia. Esta zona es la fuente de la masa de aire continental polar con alta latitud, largo tiempo nocturno en invierno, pequeño ángulo de altitud del sol del mediodía, cubierta de nieve, intenso enfriamiento por radiación del suelo, y no puede ser ajustada por la masa de aire marina.

Debido a la temperatura relativamente baja en invierno en los países o regiones de alta latitud, ¿se pueden utilizar baterías de NCM/ baterías de titanato de litio/ baterías de fosfato de hierro y litio?

Análisis de diferentes tipos de baterías de litio en entornos fríos

1. Batería de litio de almacenamiento de energía NCM

La característica de temperatura del paquete de baterías de litio de baja temperatura NCM es un indicador de la fiabilidad de la batería, y el rendimiento de la batería también puede evaluarse cambiando la temperatura ambiente. Las características de baja temperatura de las baterías de litio NCM se investigan principalmente a partir de las características de descarga a baja temperatura y la vida útil del ciclo. Lo más importante de las baterías de baja temperatura es mantener la fluidez de los materiales en condiciones de baja temperatura para que los iones de litio puedan desplazarse libremente entre los electrodos positivos y negativos para realizar la carga y descarga de las baterías.

En la actualidad, Batería de litio NCM los fabricantes pueden alcanzar básicamente una temperatura de descarga de -20 °C, con una capacidad de descarga de más del 50%, y una vida útil de unos 800 ciclos, lo que puede satisfacer plenamente las necesidades de los aparatos de los sistemas ordinarios de almacenamiento de energía y los escenarios de consumo de energía.

Sin embargo, en el sector aeroespacial, los equipos especiales y otros productos especiales, o en los entornos nórdicos, alpinos y otros entornos fríos, los paquetes de baterías de litio NCM deben ser capaces de alcanzar una temperatura de trabajo de descarga más baja para satisfacer las duras condiciones de servicio.

2. Batería de titanato de litio

La batería de titanato de litio es un tipo de material de cátodo de batería de iones de litio – titanato de litio, que puede formar una batería secundaria de iones de litio de 2,4V o 1,9V con materiales de cátodo como manganato de litio, material NCM o fosfato de hierro y litio. Además, también puede utilizarse como polo positivo para formar una pila secundaria de litio de 1,5 V con polo negativo de litio metálico o de aleación de litio.

La batería de titanato de litio tiene una buena resistencia a las altas temperaturas y una gran durabilidad. Puede cargarse y descargarse normalmente desde -50 ℃ hasta 60 ℃. A -20 ° C, la capacidad de descarga todavía puede alcanzar el 76% de la de la temperatura ambiente. Pero su coste es muy elevado, por lo que rara vez se utilizan baterías de titanato de litio para almacenar energía.

3. Batería de fosfato de hierro y litio (batería LFP)

El entorno de trabajo de la batería de litio y fosfato de hierro es generalmente de -20 ° C a 65 ° C. A -20 ° C, el rendimiento es sólo el 30-50% de la temperatura normal, y el deterioro del ciclo es muy rápido. Pero la duración del ciclo es de 3000-6000 veces, por lo que la larga duración del ciclo es atractiva para muchos propietarios de hogares.

De la comparación del rendimiento de descarga a -20 °C de las tres baterías de litio mencionadas, se desprende que las baterías de NCM y las de titanato de litio son más adecuadas para zonas de alta latitud. Pero debido a las baterías de almacenamiento de energía del hogar se utilizan en el hogar o en el interior comercial, la temperatura del hogar es normalmente superior a -20 ° C, por lo que la batería de fosfato de hierro de litio también puede ser ampliamente utilizado en la batería de almacenamiento de energía. Además, la ventaja de la batería LFP de 3000-6000 ciclos de vida hace que la batería LFP sea la más económica y competitiva en los países de altitud.

La mayoría Pared eléctrica de 5KWH , Pared eléctrica de 10KWH y Baterías de respaldo en rack de 48V en el mercado adoptan la batería LFP como primera opción.

Ventaja o desventaja de la tecnología de baterías

En el caso de las baterías de litio utilizadas en países o regiones de alta latitud, además de la selección de las celdas, también es muy importante el proceso de embalaje, que se refleja principalmente en el modo en serie o en paralelo de las celdas, el modo de conexión de las líneas de alimentación y el modo de instalación de las líneas de adquisición de tensión, etc. En la actualidad, los procesos de los paquetes de baterías de litio incluyen principalmente la soldadura por láser, el tornillo de bloqueo, la soldadura por puntos, la soldadura, etc.

1. Tecnología de soldadura láser

Como proceso muy importante de la producción de baterías, tiene un gran impacto en la consistencia, estabilidad y seguridad de la batería. Hay muchas partes de la batería que se sueldan con láser, y el proceso es difícil, por lo que los requisitos para el proceso de soldadura son más altos. La soldadura láser de alta eficiencia y precisión puede mejorar en gran medida la seguridad, la fiabilidad y la vida útil de las baterías.

El equipo de soldadura láser suele ser de 3KW. Cuando se suelda una chapa de aluminio de conexión de 1 mm de espesor, la potencia se ajusta al 40% – 60% de la potencia total. Al soldar, la pieza de conexión debe estar en pleno contacto con la cara final del polo del núcleo eléctrico para evitar huecos. La pieza de conexión deberá estar en el estado H, que tiene alta resistencia y no es fácil de romper cuando se mueve el paquete de baterías.

Powerwall battery laser welding
Tecnología de soldadura láser para SmartPropel Powerwall

2. Tecnología de tornillo de bloqueo

Se trata de un proceso avanzado de embalaje de la batería de litio, que es habitual en el campo de los vehículos de baja velocidad y el almacenamiento de energía en el hogar. La forma de bloquear el tornillo hace que el paquete de baterías de litio sea sencillo, ahorra el equipo de soldadura láser y sólo necesita una llave inglesa para realizarlo. Al mismo tiempo, es conveniente desmontar la batería problemática.

48V battery screw locking technology
Tecnología de tornillo de bloqueo para la batería de reserva de 48 V de SmartPropel

3. Tecnología de soldadura

La soldadura se refiere generalmente a la aleación de estaño-plomo o estaño-cobre plateado. En circunstancias normales, el punto de fusión del estaño es de 231,9 ℃. En general, el punto de fusión de la aleación de estaño en barra es inferior al de cualquiera de los metales que la componen. Si tomamos como ejemplo la soldadura de plomo (contenido de estaño 63%, contenido de plomo 37%), el punto de fusión de la soldadura de plomo es de unos 183 ℃. El punto de fusión de la soldadura sin plomo es de unos 220 ℃ (estaño 99,3%, cobre 0,7%).

Al soldar estaño, puede ser necesario ajustar la temperatura más alta, porque las láminas de aluminio cobrizo utilizadas para la conexión en serie o en paralelo de las células eléctricas necesitan ser soldadas con estaño a una temperatura más alta.

4. Plaga de estaño (baja temperatura)

Es decir, el estaño enfermará, principalmente porque pierde sus características originales a baja temperatura, es decir, el fenómeno del colapso del estaño en polvo a baja temperatura.

El estaño tiene dos tipos de cristales. Cuando la temperatura es superior a 13 ℃, se trata de un bloque brillante de estaño blanco(β Tin), que puede utilizarse como adornos nobles o cajas de reloj, vasijas de vino y teteras. Sin embargo, si la temperatura es inferior a 13 ℃, el cristal se agrieta gradualmente y comienza a transformarse en su alótropo gris estaño( α estaño), pero la velocidad de transformación es muy lenta. Una vez que la temperatura desciende a unos -33 ℃, el cambio de desintegración de los cristales es extremo, y el estaño blanco se convierte en polvo de «estaño gris».

Cuando el estaño β (densidad 7,298 g / cm) se convierte en α Cuando el estaño (densidad 5,846 g / cm) aumenta aproximadamente un 20% en volumen, se colapsa en polvo. La pequeña cantidad de aluminio, cobre, magnesio, manganeso, zinc y otras impurezas contenidas en el estaño original pueden acelerar esta transformación; sin embargo, impurezas como el bismuto, el plomo, el antimonio, la plata y el oro pueden ralentizar la transformación, e incluso inhibirla cuando el contenido aumenta hasta una determinada cantidad. Para evitar la aparición de una epidemia de estaño, la temperatura del estaño durante el almacenamiento y el transporte no debe ser demasiado baja, y los contenedores de estaño o los contenedores de soldadura de estaño no deben utilizarse en zonas frías. El estaño gris en polvo puede refundirse en el estaño blanco.

Basándose en los métodos de soldadura anteriores, se recomienda que cuando se produzca un paquete de baterías de litio para ser utilizado en países y regiones de alta latitud, las celdas de la batería se pueden conectar en serie o en paralelo mediante soldadura láser o tornillo de bloqueo, y la línea de adquisición de tensión se puede conectar mediante soldadura láser de baja potencia o tornillo de bloqueo, y la línea de alimentación se conecta mediante tornillo de bloqueo.

SmartPropel La línea de producción de la fábrica adopta tanto la tecnología de soldadura por láser como la tecnología de tornillo de bloqueo debido a las diferentes aplicaciones de los paquetes de baterías y garantiza que su batería de almacenamiento de energía para el ahorro de energía en el hogar y la batería de energía para los vehículos eléctricos tengan un rendimiento excelente.

Sus baterías están disponibles para países de gran altitud, como Rusia, Canadá, Islandia, Noruega, Suecia, Dinamarca y Finlandia. Los habitantes de estos países pueden estar tranquilos utilizando las baterías de litio incluso en condiciones de frío extremo y nieve.