La centrale de stockage d'énergie électrochimique charge et décharge les électrodes positives et négatives de la batterie par des réactions chimiques pour réaliser une conversion d'énergie. La technologie traditionnelle des batteries est représentée par les batteries au plomb, qui ont été progressivement remplacées par des batteries au lithium-ion, au sodium-soufre et d'autres batteries plus performantes, plus sûres et plus respectueuses de l'environnement en raison de leurs plus grands dommages à l'environnement. Le stockage électrochimique de l'énergie a une vitesse de réponse rapide et n'est fondamentalement pas perturbé par les conditions externes, mais entraîne des coûts d'investissement élevés, une durée de vie limitée et une capacité de monomère limitée. Avec le développement continu des moyens techniques, le stockage électrochimique de l'énergie est de plus en plus largement utilisé dans divers domaines, notamment dans les véhicules électriques et les systèmes électriques.
À l’heure actuelle, l’industrie du stockage électrochimique d’énergie a initialement constitué une échelle industrielle. La capacité installée en 2020 est d'environ 2 494,7 MW. On estime que la capacité installée cumulée devrait atteindre 27 154,6 MW d'ici 2025, soit une croissance d'échelle de 61,2 % du taux de croissance annuel composé.
Batterie aux ions lithium
La batterie au lithium est en fait une batterie à concentration lithium-ion, les électrodes positives et négatives sont composées de deux composés d'intercalation lithium-ion différents. Pendant la charge, les ions lithium sont désintercalés de l’électrode positive et pénètrent dans l’électrode négative via l’électrolyte. À ce stade, l’électrode négative est dans un état riche en lithium et l’électrode positive est dans un état pauvre en lithium. Au contraire, lors de la décharge, les ions lithium sont désintercalés de l’électrode négative et insérés dans l’électrode positive à travers l’électrolyte. À ce stade, l’électrode positive est dans un état riche en lithium et l’électrode négative est dans un état pauvre en lithium. La batterie au lithium est la batterie pratique avec la densité énergétique la plus élevée dans le domaine technologique relativement mature ; l'efficacité de conversion peut atteindre 95 % ou plus ; le temps de décharge peut atteindre plusieurs heures ; les temps de cycle peuvent atteindre 5 000 fois ou plus et la réponse est rapide.
Les batteries au lithium peuvent être principalement divisées en quatre catégories selon différents matériaux de cathode : les batteries au lithium-oxyde de cobalt, les batteries au lithium-manganate, les batteries au lithium-fer-phosphate et les batteries à oxyde composite métallique à plusieurs composants. Les oxydes composites métalliques à plusieurs composants comprennent des matériaux ternaires nickel-cobalt-manganèse. Oxyde de lithium, aluminate de lithium-nickel-cobalt, etc.
Les batteries au lithium-oxyde de cobalt sont utilisées comme matériau principal de cathode depuis la commercialisation des batteries lithium-ion. En raison de l’instabilité structurelle de l’oxyde de lithium-cobalt à haute tension, l’oxyde de lithium-cobalt est principalement utilisé dans les petites applications de batteries, telles que les téléphones mobiles et les ordinateurs.
Les premières batteries au lithium-manganate ont une mauvaise compatibilité avec les électrolytes à haute température et leurs structures sont instables, ce qui entraîne une dégradation excessive de leur capacité. Par conséquent, les inconvénients d’un mauvais cyclage à haute température ont toujours limité l’application du manganate de lithium dans les batteries lithium-ion. Ces dernières années, l'application de la technologie de dopage a permis au manganate de lithium d'avoir de bonnes propriétés de cycle et de stockage à haute température, et un petit nombre d'entreprises nationales peuvent le préparer.
Les batteries au lithium fer phosphate présentent les caractéristiques d'une stabilité structurelle et thermique élevées, d'excellentes performances de cycle à température ambiante et de riches ressources en fer et en phosphore, respectueuses de l'environnement. Ces dernières années, les batteries au lithium fer phosphate ont été largement utilisées dans le domaine des véhicules à énergies nouvelles, en particulier dans le domaine des véhicules utilitaires, du stockage d'énergie résidentiel et du stockage d'énergie commercial.
Inspirée de la technologie de dopage de matériaux élémentaires tels que le manganate de lithium, la batterie en matériau ternaire combine les avantages du cobaltate de lithium, du nickelate de lithium et du manganate de lithium pour former un cobaltate de lithium/nickelate de lithium/manganate de lithium trois Le système eutectique des phases a un ternaire évident effet synergique, ce qui rend les performances globales meilleures que celles des composés à combinaison unique. Avec l'avancement de la technologie de production, les batteries à matériaux ternaires occupent rapidement une position importante dans le domaine des véhicules à énergie nouvelle, en particulier dans le domaine des véhicules de tourisme, et sont devenues la voie technique avec le plus grand soutien gouvernemental, la plus grande expédition et une expansion de la production. .
En bref, les batteries au lithium sont devenues la voie technologique dominante en raison de leurs propres avantages de haute densité énergétique et de haute densité de puissance. Ils ont la plus grande capacité installée de stockage d'énergie en Chine et le taux de croissance le plus rapide, et sont devenus la technologie de stockage d'énergie électrochimique qui connaît la croissance la plus rapide. technologie énergétique.
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