Ιεραρχική δομή μπαταριών μολύβδου οξέος

Τα μεμονωμένα κύτταρα, μονάδες και συστήματα μιας μπαταρίας αποτελούν τα τρία επίπεδα του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας μπαταρίας
1.
ορισμός:
Το κύτταρο της μπαταρίας είναι η μικρότερη μονάδα για μετατροπή ηλεκτροχημικής ενέργειας, που αποτελείται από συστατικά πυρήνα όπως θετικό ηλεκτρόδιο, αρνητικό ηλεκτρόδιο, ηλεκτρολύτη, διαχωριστή και εξωτερικό κέλυφος. Η ονομαστική τάση είναι συνήθως τάση ανοικτού κυκλώματος (όπως 2V για κύτταρα μπαταρίας μολύβδου-οξέος και 3 2-3. 7V για κύτταρα μπαταρίας ιόντων λιθίου)
Λειτουργία και χαρακτηριστικά:
Συμμετέχουν άμεσα σε χημικές αντιδράσεις για την επίτευξη της αμοιβαίας μετατροπής της ηλεκτρικής ενέργειας και της χημικής ενέργειας.
Η απόδοση επηρεάζει άμεσα την ικανότητα, τη διάρκεια ζωής και την ασφάλεια του συνολικού συστήματος.
Οι συνήθεις τύποι περιλαμβάνουν κυλινδρικό, μαλακό πακέτο (πολυμερές) και τετράγωνο κέλυφος αλουμινίου.
Παράδειγμα:
Σε νέα ενεργειακά οχήματα, οι μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου ή τριμερών λιθίου είναι τυπικές μπαταρίες ενός κυττάρου.
2. Μονάδα μπαταρίας
ορισμός:
Η μονάδα αποτελείται από πολλαπλές μεμονωμένες μπαταρίες σε συνδυασμό σε σειρά ή παράλληλη και ενσωματώνει κυκλώματα προστασίας, δομές διάχυσης θερμότητας και περιβλήματα, τα οποία μπορούν να παρέχουν άμεσα ηλεκτρική ενέργεια εξόδου
Λειτουργία και χαρακτηριστικά:
Βελτίωση της χωρητικότητας ή της τάσης: Αύξηση της χωρητικότητας σε παράλληλη και τάση σε σειρά.
Δομική προστασία: Ο σχεδιασμός του κελύφους και του πλαισίου εξασφαλίζει τη φυσική σταθερότητα μεταξύ των μεμονωμένων μονάδων, την πρόληψη ζημιών από δόνηση ή κρούση.
Βασικές αρχές της θερμικής διαχείρισης: Ορισμένες ενότητες διαθέτουν ενσωματωμένους αισθητήρες θερμοκρασίας ή κανάλια διάχυσης θερμότητας για να παρέχουν υποστήριξη για την επακόλουθη διαχείριση του επιπέδου του συστήματος.
Παράδειγμα:
Τα πολλαπλά κύτταρα μπαταρίας λιθίου συγκολλούνται παράλληλα και συσκευάζονται σε ενότητες για να σχηματίσουν τυποποιημένες μονάδες αποθήκευσης ενέργειας.
3. Σύστημα μπαταρίας συσκευασίας/συστήματος
ορισμός:
Το σύστημα μπαταριών αποτελείται περαιτέρω από πολλαπλές ενότητες και ενσωματώνει ένα σύστημα διαχείρισης μπαταριών (BMS), σύστημα θερμικής διαχείρισης, ηλεκτρικές συνδέσεις και συσκευές προστασίας ασφαλείας για να σχηματίσουν ένα πλήρες σύστημα τροφοδοσίας ή αποθήκευσης ενέργειας.
Λειτουργία και χαρακτηριστικά:
Ενεργειακή απόδοση: πληροί τις απαιτήσεις εφαρμογής υψηλής τάσης και μεγάλης χωρητικότητας (όπως ηλεκτρικά οχήματα και σταθμούς ενέργειας αποθήκευσης ενέργειας).
Ευφυής διαχείριση: Το BMS παρακολουθεί τις παραμέτρους σε πραγματικό χρόνο όπως η τάση, η θερμοκρασία και το ρεύμα για να εξασφαλιστεί η ασφαλής λειτουργία και η βελτιστοποίηση της απόδοσης φόρτισης και εκφόρτισης.
Προστασία ασφαλείας: συμπεριλαμβανομένων των συσκευών ασφαλείας, των στρώσεων απομόνωσης πυρκαγιάς και των μηχανισμών έκτακτης ανάγκης για την πρόληψη κινδύνων όπως η θερμική διαφυγή.
Παράδειγμα:
Η μπαταρία των νέων ενεργειακών οχημάτων αποτελείται συνήθως από δεκάδες μονάδες που συνδέονται σε σειρά, συμπληρωμένες από το BMS και το σύστημα ψύξης υγρών, σχηματίζοντας ένα πλήρες σύστημα μπαταρίας ισχύος.
παράδειγμα:
Η δομή των συστημάτων μπαταρίας μολύβδου-οξέος είναι σχετικά απλή (όπως ένα σύστημα 12V που αποτελείται από έξι κύτταρα 2V που συνδέονται σε σειρά), ενώ τα συστήματα μπαταριών λιθίου είναι πιο πολύπλοκα και απαιτούν πολλαπλά στρώματα προστασίας και διαχείρισης.