Com o aumento da demanda por energia, o desenvolvimento de tecnologias de armazenamento de energia tornou-se um tema de grande relevância na indústria, representando 60% dos custos dos sistemas de armazenamento de energia, e as baterias para armazenamento de energia têm atraído grande atenção. Os conjuntos de baterias de lítio de baixa tensão estão se tornando cada vez mais populares como uma solução de armazenamento de energia eficiente e confiável.
1. O que é uma bateria de lítio de baixa voltagem para armazenamento de energia?
O conjunto de baterias de lítio de baixa tensão, como o próprio nome sugere, combina os três conceitos de “baixa tensão”, “bateria de lítio” e “pacote”.
Primeiro, o que é Pack?
Um conjunto de baterias, também conhecido como módulo de bateria, é um tipo de processo de embalagem, encapsulamento e montagem para a produção de baterias. Ele combina várias células individuais em paralelo e em série para formar um formato específico chamado conjunto, de acordo com os requisitos do cliente.
Em segundo lugar, o que é uma bateria de lítio?
No atual setor residencial de “fotovoltaica + armazenamento de energia”, as baterias de chumbo-ácido e as baterias de íon-lítio são os principais pilares da tecnologia de armazenamento eletroquímico de energia, sendo as baterias de íon-lítio o principal componente dessa tecnologia. A capacidade instalada global de armazenamento eletroquímico de energia deverá atingir 21,1 GW em 2021. Desse total, as baterias de íon-lítio representam 93,9%, as baterias de chumbo-ácido 2,2%, as baterias de sódio-ácido 2,0% e as baterias de eletrólito líquido 1,2%. Comparadas às baterias de chumbo-ácido, as baterias de íon-lítio apresentam excelentes ciclos de carga e descarga, densidade de energia, tempos de resposta e são ecologicamente corretas. No passado, os altos custos limitaram seu desenvolvimento. Nos últimos anos, com os avanços tecnológicos, os custos têm diminuído continuamente e as baterias de íon-lítio se tornarão uma importante direção de desenvolvimento no futuro.
Por fim, o que é uma bateria de baixa voltagem?
Baterias de baixa tensão normalmente têm uma voltagem na faixa de 48-60V e, quando em uso, não podem ser conectadas em série para aumentar a voltagem (ou seja, independentemente do número de baterias, a voltagem é sempre a mesma). Baterias de baixa tensão têm requisitos mínimos para o BMS (Sistema de Gerenciamento de Bateria), são menos afetadas pelo desequilíbrio entre as baterias e a tecnologia é mais madura, portanto, o preço também é relativamente baixo.
A tensão individual de uma bateria de alta tensão é geralmente de 80 a 100 V. Ao utilizar baterias de alta tensão conectadas em série para reforçar o sistema, a tensão total final pode ser aumentada para cerca de 400 a 600 V (armazenamento doméstico). As baterias de alta tensão para armazenamento em sistemas BMS possuem requisitos técnicos e de segurança mais rigorosos, o que justifica o preço mais elevado.
Devido à alta densidade energética das células de baterias de alta tensão, suas características de segurança são inferiores às das baterias de baixa tensão, que são relativamente mais suscetíveis à combustão espontânea ou explosão. As baterias de baixa tensão podem reduzir significativamente os riscos de segurança durante o transporte, a instalação e o uso. Em termos de cadeia de suprimentos, a oferta limitada de baterias de alta tensão no mercado atual dificulta a aquisição de baterias que atendam às necessidades dos clientes, enquanto as baterias de baixa tensão da CHISAGE ESS oferecem uma seleção mais ampla.
2. Estrutura de composição do conjunto de baterias de lítio de baixa tensão
Um conjunto de baterias de baixa tensão consiste principalmente em um único módulo de bateria, um sistema elétrico, uma caixa e várias peças principais do sistema BMS.
Comparando uma bateria ao corpo humano, o módulo da bateria pode ser considerado o coração, responsável por armazenar e liberar energia elétrica; o sistema elétrico pode ser considerado as artérias, os vasos sanguíneos e o sistema nervoso, que fornecem continuamente energia elétrica da bateria aos dispositivos finais e transmitem sinais de detecção e controle em tempo real; a carcaça pode ser considerada o esqueleto, que desempenha um papel de suporte, resistência a impactos mecânicos e proteção contra o ambiente; e o BMS (Sistema de Gerenciamento de Bateria) pode ser considerado o cérebro, responsável por medir parâmetros como tensão, corrente, temperatura e outros parâmetros da bateria.
3. Princípio e processo de fabricação de baterias de lítio de baixa tensão para armazenamento de energia.
O princípio básico de funcionamento de uma bateria de lítio de baixa tensão baseia-se nas propriedades eletroquímicas das reações de oxirredução. Durante o carregamento, os íons de lítio formam LiCoO₂ ou LiFePO₄ no material do eletrodo positivo (por exemplo, LiCoO₂ ou LiFePO₄), enquanto simultaneamente, no material do eletrodo negativo (por exemplo, grafite), os íons de lítio migram do eletrólito para a grafite metálica e são reduzidos a átomos de lítio. Durante a descarga, os íons de lítio retornam à bateria no sentido inverso, formando LiFePO₄ ou LiCoO₂, e são simultaneamente oxidados a íons de lítio.
Bateria de lítio de baixa tensão. O processo principal de soldagem a laser avançada e soldagem ultrassônica combina dois métodos. A soldagem a laser utiliza um feixe de laser de alta densidade de energia como fonte de calor, resultando em um método de soldagem altamente eficiente e preciso. A soldagem ultrassônica utiliza ondas de vibração de alta frequência transmitidas às superfícies de duas peças sob pressão, causando fricção nas superfícies de ambas as peças e fusão entre as camadas moleculares. O pacote de baterias de baixa tensão CHISAGE ESS utiliza tecnologia de soldagem a laser, atualmente com o melhor laser alemão IPG, para evitar danos à válvula de alívio de pressão causados pela fricção ultrassônica na superfície de soldagem, sendo mais confiável.
4. Parâmetros e seleção de baterias de lítio de baixa tensão
Os parâmetros de um conjunto de baterias de lítio de baixa tensão e a seleção da bateria estão intimamente ligados à necessidade de considerar aspectos de instalação, elétricos, de segurança e ambientais. Abaixo, um exemplo de um conjunto de baterias de lítio de baixa tensão CE48100-W (51,2 V/100 Ah) da CHISAGE ESS, ilustrando os parâmetros a serem considerados na seleção de uma bateria:
Parâmetros de instalação
(1) Peso/dimensões
O modelo CE48100-W pesa 55 kg e mede 430 × 191,5 × 630 mm. Ao escolher uma bateria, os clientes devem considerar a capacidade de carga do piso ou da parede e o espaço disponível para instalação, bem como se o comprimento, a largura e a altura do sistema de baterias serão limitados por esse espaço.
(2) Instalação
As baterias de lítio de baixa tensão CHISAGE ESS estão disponíveis nas versões para instalação no piso e na parede, permitindo que você escolha a mais adequada de acordo com sua preferência e a dificuldade de instalação. O modelo CE48100-W é compatível com ambos os tipos de instalação e seu design simples e elegante se adapta a uma ampla gama de ambientes.
(3) Grau de proteção
Isso indica a capacidade da caixa do equipamento elétrico de proteger contra a entrada de corpos estranhos (poeira, líquidos, etc.), sendo que quanto maior o nível de proteção, melhor o efeito. O CE48100-W possui classificação IP65, que representa um nível de proteção mais elevado.
Parâmetros elétricos
(1) Energia nominal
Escolher a capacidade de bateria adequada é um processo complexo. Além de considerar a carga, também é preciso levar em conta a capacidade de carga e descarga da bateria, a potência máxima do inversor, as horas de operação da carga, cenários de aplicação específicos e outros fatores. A CE48100-W tem uma capacidade nominal de 5,12 kWh, que atende basicamente às necessidades de armazenamento de energia de uma residência inteira.
(2) Tensão de operação
Essa faixa de tensão deve corresponder à faixa de tensão de entrada da bateria do inversor. Uma tensão maior ou menor que a faixa de tensão da bateria do inversor impedirá o uso do sistema de baterias com o inversor. A faixa de tensão operacional do CE48100-W é de 40 a 58,4 V, adequada para qualquer inversor de armazenamento de energia residencial da CHISAGE ESS.
(3) Corrente máxima de carga/descarga
A corrente máxima de carga/descarga suportada pelo sistema de baterias determina o tempo de carga/descarga da bateria. A CE48100-W possui uma corrente máxima de carga de 50A e uma corrente máxima de descarga de 100A, ou seja, suporta carga de 0,5C e descarga de 1C.
Parâmetros de segurança
(1) Tipo de bateria de íon-lítio
As baterias de íon-lítio são divididas principalmente em baterias de lítio-cobalto, baterias de lítio-manganês, baterias de lítio-níquel, baterias de fosfato de ferro-lítio, baterias de íon-lítio, entre outras, dependendo dos diferentes materiais do cátodo. Considerando a segurança, a estabilidade e a relação custo-benefício, a CE48100-W utiliza uma bateria de fosfato de ferro-lítio, que é mais estável e confiável.
(2) Garantia
Preste atenção aos termos, duração e abrangência da garantia da bateria. Geralmente, dois fatores influenciam as garantias das baterias: o período de garantia e o número de ciclos dentro de uma profundidade de descarga (DOD) especificada, sendo o primeiro ciclo o período de garantia. Por exemplo, a CE48100-W tem uma garantia de 5 anos (garantia estendida de 10 anos) e um limite de 6.000 ciclos a 80% de DOD (profundidade de descarga). Se os 6.000 ciclos forem excedidos dentro do período de 5 anos, a garantia expira.
Parâmetros ambientais
(1) Faixa de temperatura
Por favor, preste atenção à faixa de temperatura ambiente suportada pela bateria. Exceder essa faixa de temperatura afetará o funcionamento normal da bateria. A bateria CE48100-W suporta uma faixa de temperatura de carregamento de 0 a 55 °C e uma faixa de temperatura de descarregamento de -20 a 55 °C.
(2) Umidade
Para algumas áreas úmidas ou de alta altitude, preste atenção a este parâmetro: a faixa de umidade da bateria CE48100-W é de 20 a 95% UR.
Além disso, outras características das baterias de baixa tensão também devem ser consideradas para proporcionar aos usuários uma experiência mais conveniente e confortável. Por exemplo, a bateria CHISAGE ESS utiliza baterias Classe A com maior capacidade útil; suporta até 15 baterias em paralelo para atender à demanda por expansão da capacidade; e também oferece configuração automática de endereço BMS, sendo compatível com uma ampla gama de inversores. Os usuários podem fazer a escolha mais adequada com base em suas necessidades reais, levando em consideração as diferentes funcionalidades das baterias.
O sistema de armazenamento de energia com baterias de lítio de baixa tensão possui amplas perspectivas de aplicação no setor de novas energias. É particularmente adequado para sistemas de armazenamento de energia residenciais e industriais/comerciais, abrangendo uma ampla gama de aplicações em residências, escritórios, shoppings, supermercados, hospitais e outros cenários diversos. Suas vantagens, como alta segurança, longa vida útil e alta densidade de energia, o tornam uma tendência importante no desenvolvimento da tecnologia de armazenamento de energia. A CHISAGE ESS continuará se dedicando à pesquisa, desenvolvimento e aplicação de sistemas de armazenamento de energia com baterias de lítio de baixa tensão, contribuindo para o desenvolvimento da indústria de novas energias.
