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儲能電池的測試和循環壽命特性分析

汽車電子設計 ? 來源:汽車電子設計 ? 作者:汽車電子設計 ? 2022-12-09 14:10 ? 次閱讀

從2016年開始到2022年上半年,清潔能源設備測試機構ITP Renewables一共發布了12個《鋰離子電池測試》,從第一階段、第二階段和第三階段測試,從不同儲能電池測試數據,這些數據讓我們對于目前使用的電池性能、容量保持率、充放電效率有了非常直觀的結果。

我是這么理解,實際上儲能系統和純電動汽車一樣,電池經過EOL測試以后,在早期發生故障的可能性并不高,但是很多的問題都是偏電子化的。而目前電池的SOH,整體的結果都是不錯的。

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▲圖1.整個測試過程的坎坷

圖2是三個階段所測試的電池,這里注意沒有有鉛酸電池(被證明儲能領域不能用);主要是圍繞三元和LFP這塊——由于循環壽命特性,LFP效果很好;而FZSoNick的鈉離子電池產品也很受人關注。

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▲圖2.三個階段主要的電池

Part 1

測試壽命

●第一階段

索尼的儲能電池在幾家里面順利跑了下來,從2016年開始跑到整個測試結束,電池容量在最初呈線性下降,最近趨于穩定。SOH 在3680次循環以后保持在81%, 2500個循環保持在83%,也就是后面1000個循環只下降了2%。

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▲圖3.Sony的循環壽命

根據數據推算,預計Sony這款電池在7390次循環以后的SOH為60%左右。

●第二階段第二階段的電池有我們熟悉的比亞迪、派能:◎LG Chem RESU HV這款是3元的產品,2040個循環,SOH為75%。◎派能的US2000B產品是測試了2830個循環,SOH為77%。◎比亞迪的 B-Box LVS,1060個循環,SOC為93%。

特斯拉Power Wall2 在2520個循環,SOC為79%。

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▲圖4.第二階段主要的幾款電池

如果按照現在的估算,電池容量達到60%,經過的循環為:

◎比亞迪的LVS 5,640個循環。◎美國埃克塞德科技集團 GNB 1,270個循環。◎LG Chem RESU HV 3,360個循環。◎派能Pylontech 4,995個循環。

◎Tesla Powerwall 24,885個循環。

這是估算的效果,當然這些數據對業主來說不太需要關心——如果每天做1個Cycle,3年也就是1000個循環,個人消費者確實不會太在意6年2000個循環以后的事情。這塊目前主要還是大儲能系統,從基礎設施端提出了要求。

●第三階段第三階段測試周期比較短,而且類似比亞迪也通過更新SOC窗口使得可用容量進一步提升,目前有效可比的數據如下:◎Fimer React 2電池模塊 再1740次循環以后還有86%,如下圖比較長的那根線。

◎FZSoNick使用Na-NiCl2系統的循環次數為880次,SOH為94%。

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▲圖5.第三階段測試數據

這些數據結果也能客觀反應當前的基于長壽命開發電芯的可能性,實際上也能讓我們客觀評估未來做 再循環次數多的電池,從電芯到其他外圍部件的可能性。這個壽命實驗比較有價值的地方,是注入了溫度和SOC的從20%-80%的Cycle,如下圖6所示,當然這個循環是很溫和的。

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▲圖6.電池的壽命測試條件

Part 2

儲能電池的價格

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▲圖7.儲能電池的能量效率

面向儲能的價格好像攤上各種費用都比較高,面向家用儲能的系統還在500-600美金/kwh,在當前美國和歐洲的需求下,電池價格確實不太在乎。在2022年,儲能產品由于原材料成本增加、全球零部件短缺以及增加運輸費,整個成本達到了一個高點。隨著儲能電池開始逐步擴量,這個價格也會持續下來,不過由于海外電價波動比較大,在儲能領域需求卻是上的特別快。

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▲圖8.儲能電池的價格

小結:我覺得這個測試機構,真是花了不少時間,讓大家看到了儲能電池實際的使用表現。對于電池壽命的擔心,我倒是現在看數據并不是大問題,實際我們在非重載的情況下用不了那么多的Cycle。這些數據還是非常有價值的,供大家參考!

審核編輯:郭婷

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原文標題:儲能電池循環壽命

文章出處:【微信號:QCDZSJ,微信公眾號:汽車電子設計】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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