什么是動力電池?
電池是一種能量轉(zhuǎn)化與存儲的裝置,其通過不同的反應(yīng)將化學(xué)能或物理能轉(zhuǎn)化為電能。車用動力電池是是車載能量的存儲裝置,在純電動汽車、燃料電池汽車、混合動力汽車和插電式混合動力汽車上作為驅(qū)動力能源,同時向空調(diào)系統(tǒng)、動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、照明、信號系統(tǒng)、刮水器和噴淋器以及車載娛樂和通訊設(shè)備等設(shè)施提供電能。
什么是儲能電池?
儲能電池是由電池儲能設(shè)備(由單體元件→電池包模塊→電池柜→電池儲能單元→電池儲能設(shè)備)、PCS及濾波環(huán)節(jié)所構(gòu)成的整體。其通過變壓器,經(jīng)由公共連接點(Point of Common Coupling,PCC)并網(wǎng)的結(jié)構(gòu)如圖所示:
1.應(yīng)用場景不同
目前來看,動力電池和儲能電池是鋰電池未來發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮念I(lǐng)域,用于電動交通工具的電池和用于儲能設(shè)備的電池本質(zhì)上講都是儲能電池。目前,儲能電池與動力電池二者在技術(shù)原理并未形成差異,但由于應(yīng)用場景的不同,現(xiàn)實應(yīng)用對二者的性能、使用壽命等有著不同的要求。
動力和儲能電池系統(tǒng)產(chǎn)品按產(chǎn)品形態(tài)不同可分為電芯、模組和電池包。電芯是動力電池產(chǎn)品的核心基礎(chǔ)構(gòu)成單元,一定數(shù)量的電芯可組成模組,并進(jìn)一步裝配成套為電池包,最終應(yīng)用在新能源汽車中的形態(tài)為電池包。
2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及成本構(gòu)成有差異
完整的電化學(xué)儲能系統(tǒng)主要由電池組、電池管理系統(tǒng)(BMS)、能量管理系統(tǒng)(EMS)、儲能變流器(PCS)以及其他電氣設(shè)備構(gòu)成。電池組是儲能系統(tǒng)最主要的構(gòu)成部分;電池管理系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)電池的監(jiān)測、評估、保護(hù)以及均衡等;能量管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和能量調(diào)度等;儲能變流器可以控制儲能電池組的充電和放電過程,進(jìn)行交直流的變換。
圖2:電化學(xué)儲能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
儲能系統(tǒng)的成本構(gòu)成中,電池是儲能系統(tǒng)最重要的組成部分,成本占比60%;其次是儲能逆變器,占比20%,EMS(能量管理系統(tǒng))成本占比10%,BMS(電池管理系統(tǒng))成本占比5%,其他為5%。
動力電池PACK指新能源汽車的電池包,給整車運行提供能量。車用動力電池PACK基本上由以下5個系統(tǒng)組成:電池模組、電池管理系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。
動力電池系統(tǒng)成本由電芯、結(jié)構(gòu)件、BMS、箱體、輔料、制造費用等綜合成本組成。電芯占據(jù)80%左右的成本,Pack(包含結(jié)構(gòu)件、BMS、箱體、輔料、制造費用等)成本占據(jù)整個電池包成本約20%。
3.BMS有差異
在電池包中,BMS(電池管理系統(tǒng))是核心,它決定了電池包的各個部件、功能能否協(xié)調(diào)一致,并直接關(guān)系到電池包能否安全、可靠的為電動汽車提供動力輸出。當(dāng)然,結(jié)構(gòu)件的連接工藝、空間設(shè)計、結(jié)構(gòu)強度、系統(tǒng)接口等也對電池包性能產(chǎn)生著重要的影響。
儲能電池管理系統(tǒng),與動力電池管理系統(tǒng)類似,但動力電池系統(tǒng)處于高速運動的電動汽車上,對電池的功率響應(yīng)速度和功率特性、SOC估算精度、狀態(tài)參數(shù)計算數(shù)量,有更高的要求,相關(guān)調(diào)節(jié)功能也需要通過BMS實現(xiàn)。
儲能電池與動力電池BMS差異
4.循環(huán)壽命差異大
儲能電池、動力電池循環(huán)壽命差異大,這與材料、壓實密度等相關(guān)。
動力電池和儲能電池在循環(huán)壽命的要求上有較大差異。以電動車為例,三元磷酸鐵鋰電池組理論壽命為1200次,按使用頻率來說,三天一次完全充放電,一年120次完全充放電,三元鋰電池日歷壽命達(dá)到十年。儲能電池充放電更為頻繁,在相同的10年日歷壽命的前提下,對循環(huán)壽命有著更高的要求,若儲能電站和家用儲能以每天一次的頻率進(jìn)行充放電,儲能鋰電池的循環(huán)次數(shù)壽命一般要求能夠大于3500次,若提高充放電頻率,循環(huán)壽命要求通常要求能夠達(dá)到5000次以上。
從電池結(jié)構(gòu)來看,材料種類、正負(fù)極壓實密度、水分、涂布膜密度等因素均會對電池循環(huán)性能造成影響。
盡管儲能電池和動力電池在不同領(lǐng)域有著各自的應(yīng)用優(yōu)勢,但它們在推動能源存儲革命方面都發(fā)揮著重要的作用。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本的不斷下降,這兩種電池技術(shù)都有望在未來實現(xiàn)更大的突破和應(yīng)用。無論是在電動汽車領(lǐng)域還是能源存儲系統(tǒng)領(lǐng)域,儲能電池和動力電池都將繼續(xù)發(fā)揮關(guān)鍵作用,為可持續(xù)發(fā)展和能源轉(zhuǎn)型做出重要貢獻(xiàn)。
原標(biāo)題:儲能電池VS動力電池:誰將引領(lǐng)能源存儲革命?