磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)

磷酸鐵鋰電池具有工作電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長(zhǎng)、綠色環(huán)保等一系列獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。并且支持無(wú)級(jí)擴(kuò)展。組成儲(chǔ)能系統(tǒng)后可進(jìn)行大規(guī)模電能儲(chǔ)存。

磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)由磷酸鐵鋰電池組、電池管理系統(tǒng)(BatteryManagementSystem，BMS)、換流裝置(整流器、逆變器)、中央監(jiān)控系統(tǒng)、變壓器等組成，如圖2所示。

磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換原理。充電階段，間歇式電源或電網(wǎng)為儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行充電，交流電經(jīng)過整流器后整流為直流電向儲(chǔ)能電池模塊進(jìn)行充電，儲(chǔ)存能量；放電階段，儲(chǔ)能系統(tǒng)向電網(wǎng)或負(fù)載進(jìn)行放電，儲(chǔ)能電池模塊的直流電經(jīng)過逆變器逆變?yōu)榻涣麟?，通過中央監(jiān)控系統(tǒng)控制逆變輸出，可實(shí)現(xiàn)向電網(wǎng)或負(fù)載提供穩(wěn)定功率輸出。

電池充放電原理

磷酸鐵鋰電池的充放電反應(yīng)是在LiFePO4和FePO4兩相之間進(jìn)行。在充電過程中，LiFePO4逐漸脫離出鋰離子形成FePO4，在放電過程中，鋰離子嵌入FePO4形成LiFePO4。

電池充電時(shí)，鋰離子從磷酸鐵鋰晶體遷移到晶體表面，在電場(chǎng)力的作用下，進(jìn)入電解液，然后穿過隔膜，再經(jīng)電解液遷移到石墨晶體的表面，而后嵌入石墨品格中。與此同時(shí)，電子經(jīng)導(dǎo)電體流向正極的鋁箔集電極，經(jīng)極耳、電池正極柱、外電路、負(fù)極極柱、負(fù)極極耳流向電池負(fù)極的銅箔集流體，再經(jīng)導(dǎo)電體流到石墨負(fù)極，使負(fù)極的電荷達(dá)至平衡。鋰離子從磷酸鐵鋰脫嵌后，磷酸鐵鋰轉(zhuǎn)化成磷酸鐵。

LiFePO4一xLi+xe→FePO4+(1-x)LiFePO4(1)

電池放電時(shí)，鋰離子從石墨晶體中脫嵌出來(lái)，進(jìn)入電解液，然后穿過隔膜，經(jīng)電解液遷移到磷酸鐵鋰晶體的表面，然后重新嵌入到磷酸鐵鋰的晶格內(nèi)。與此同時(shí)，電子經(jīng)導(dǎo)電體流向負(fù)極的銅箔集電極，經(jīng)極耳、電池負(fù)極柱、外電路、正極極柱、正極極耳流向電池正極的鋁箔集流體，再經(jīng)導(dǎo)電體流到磷酸鐵鋰正極，使正極的電荷達(dá)至平衡。鋰離子嵌入到磷酸鐵晶體后，磷酸鐵轉(zhuǎn)化為磷酸鐵鋰。

FePO4+xLi+xe→xLiFePO4+(1-x)FePO4(2)