深圳市奥博尔技术有限公司

常见储能元件的特点及应用分析

来源: 时间:2022-07-14 09:45:51 浏览次数:

由于缺乏连续、稳定、可靠的电源输入,智能故障指示器中的收集模块和收集模块需要使用超级电容或电池等储能元件作为备用电源。以下分析了几种常见储能元件的特点。欢迎业内同仁留言讨论。

1.铅酸电池

铅酸电池自发明以来已有100多年的历史。特别是自20世纪以来,铅酸电池经历了许多重大改进,提高了能量密度、循环寿命、聚合物电池放电等性能。它在化学电池中一直占有很大的优势,特别是由于其自身结构的优势,电解液的消耗量非常小,在使用寿命周期内基本上不需要维护电解液。自放电电流小,技术成熟,价格低廉。它已被广泛应用于许多需要备用电源的地方。

铅酸电池基本上是一种浮动充电类型的电池,不适应快速大电流充放电,虽然行业技术人员花了很多努力来改善,其寿命不太理想,铅酸电池充放电频率一般只有几百次,温度和寿命影响更大,在室外高温环境中,随着温度上升的使用寿命将显著降低,户外智能配电终端配置铅酸电池寿命一般不超过3年。

与锂电池相比,铅酸电池的蒸发热仍然很小,即在相同的容量下,电池的重量和体积都很大。其次,由于铅酸电池含有重金属铅,铅泄漏会导致环境污染,危害人类健康,不符合环境保护发展的要求。

2.锂电池

锂电池一般是指锂电池,主要通过在正和负之间移动锂离子来实现充放电。它是近年来发展迅速的一种新型动力电池。由于不含重金属元素,其对环境的危害程度小于铅酸电池。此外,锂电池还考虑了以下优点:

(1)单电压高,能量密度高

单个锂电池的工作电压为2.7-4.2V,单个铅酸蓄电池电压(2)V)高,可以减少电池的使用面积。与铅酸电池相比,锂电池的能量密度增加了3-4倍,同样体积的锂电池可以长期保持负荷供电。

(2)充放电循环寿命长

锂电池的充放电循环寿命可达2000倍以上。

(3)耐热,使用安全

(-20~50℃),新型锂电池还能更好地解决电池碰撞时的危险,降低了客户使用时的安全风险。

(4)自放电率低,无记忆

锂电池自放电电流小,无记忆能力,可随用。

(5)充放电电流倍数高

锂电池的正常电流可达0.5C,大放电电流高达2C以上。

锂电池作为一种新型动力电池,其应用越来越普及,但也受到以下缺陷的制约:

成本较高,价格较高

在同等储能容量下,锂电池的平均价格约为铅酸电池价格的3倍。

充电和放电不要太多,控制电路需要保护

过度放电会导致锂离子活性物质的分解和破坏。方式过度充电都会严重损坏甚至锂电池的性能。因此,锂电池必须配备充放电保护电路(部分锂电池已内置)。

3.超级电容

超级电容器是一种介于传统电容器和化学电池之间的储能元件,具有的性能。考虑到化学电池的高能密度和物理电容器的稳定充放电性能,其储能过程不会发生化学变化。因此,其储能过程是可逆的,超级电容器可以反复充放电100000次以上。其特点还包括:

(1)充放电性能好,无需限流和充放电控制电路,可实现大电流充放电,特别适用于冲击负载和峰值能量储存,与传统物理电容一样简单。

(2)容量很大,单个超级电容的大容量可达2300F,储存能量大。

(3)泄漏电流小,电压保持时间长。

(4)储存和耐用,可实现免维护使用。

(5)温度范围广,可达-40~85℃,适用于户外端应用环境。

与化学电池相比,超级电容器也存在能量密度高的缺陷,大约是锂电池能量密度的十分之一。因此,超级电容器不适用于轻型和小型电源。

4.应用总结

下面简要介绍几种后备电源方案。

(1)基于超级电容的备用电源方案

由于超级电容具有耐高低温、免维护、使用寿命长的良好特性,因此在有高温(60)℃)及低温(-40℃)在此前提下,容量基本没有变化,这对于长期处于室外恶劣环境中的配电设备来说是一个重要的性能。实践证明,配电终端超级电容器的实际使用寿命可达5年以上,而铅酸电池在同等条件下的使用寿命通常不到3年。使用超级电容器作为备用电源,可以在智能配电终端的生命周期维护,有利于提高智能配电终端的稳定性、可靠性和便利性。

(2)基于超级电容-蓄电池的混合电源方案

超级电容器具有循环寿命长、充放电效率高、高低温性能好、放电容量大、铅酸电池储能密度大、成本低等优点。因此,超级电容器和铅酸电池可以用作储能模块。线路故障后,铅酸电池为配电终端提供工作电源,超级电容器为操作机构提供大功率操作电源。这种方案不仅实现了长期备用电源,而且满足了频繁操作电源和大功率短时间的脉冲功率要求。

(3)基于电池电容的电源方案

电池电容器是一种安全性高、温度范围宽的新型超级电容器(-40)℃-85℃),高的泄漏电流(自放电率小于1%)和长寿命(超过10年)。电池电容器不仅具有电池的能量密度特性,还具有超电容的电容特性,其充放电范围为2.5V-4.5V,容量达到360F(120mAh),后备电源方案适用于智能故障指示器中的收集模块。

业务联系客服:业务1
技术技术支持
深圳奥博尔
邱经理
0755-26966156
188 2029 3983