鋰電池應用場景可分為消費, 動力和儲能三種. 最早應用是在手機, 筆記型電腦, 數位相機等消費類產品, 目前約佔全球各類鋰電池出貨量一半. 隨著全球對新能源汽車需求量的增加, 動力鋰電池佔比逐年上升, 目前約佔40%以上, 動力電池未來將成為鋰電池的主要應用場景. 根據標準, 動力電池的容量低於80%就不能再應用在新能源汽車, 而普通儲能電池的要求沒這麼高, 動力電池退役後稍加改造, 還可用在儲能系統中. 儲能鋰電池作為新興應用場景也逐漸受到重視, 儲能是解決新能源風電, 光伏間歇波動性, 實現 '削峰平穀' 功能的重要手段之一.
目前主流儲能鋰電池有三元鋰和磷酸鐵鋰兩種, 功率密度都比鉛炭電池高很多, 相對來說, 三元鋰又比磷酸鐵鋰更高一些.
在儲能系統中, 鋰電池和鉛炭電池, 鉛酸電池都是儲存電能, 沒有本質的區別, 電池容量, 充放電電流的設計選型一樣. 和鉛酸電池對比, 鋰電池儲能是新生事物, 目前沒有標準產品, 不像鉛酸電池那樣有很多種規格型號, 一般廠家是按電量來定規格的. 鋰電池和鉛酸電池最大的區別是鋰電池必須配備電池管理系統.
BMS電池管理系統
鋰電池具有重量輕, 儲能容量大, 功率大, 無汙染, 壽命長等優點, 但鋰電池對過電流, 過電壓很敏感, 大容量的電池都是由很多小容量的單體電池(如18650), 通過大量串並聯而成, 並聯的電池多了, 容易造成各條支路電流不均衡, 所以必須引入電池管理系統加入控制. 鉛酸蓄電池擁有眾多的優點,如大電流特性好, 自放電小, 性能穩定, 安全乾淨, 目前鉛酸蓄電池的日常維護,主要是通過人工完成,主要對蓄電池的連接狀況,端電壓等進行故障排查, 不需要BMS電池管理系統.
電池管理系統(Battery Management System, BMS)是由微電腦技術, 檢測技術等構成的裝置, 是對電池組和電池單元運行狀態進行動態監控, 精確測量電池的剩餘電量, 同時對電池進行充放電保護, 並使電池工作在最佳狀態, 達到延長其使用壽命, 降低運行成本的目的, 進一步提高電池組的可靠性. 電動汽車電池管理系統要實現以下幾個功能:
1---準確估測動力電池組的荷電狀態(State of Charge, 即 SOC)
即電池剩餘電量, 保證 SOC維持在合理的範圍內, 防止由於過充電或過放電對電池的損傷, 從而隨時預報混合動力汽車儲能電池還剩餘多少能量或者儲能電池的荷電狀態.
2---動態監測動力電池組的工作狀態
保障電池的安全, 在電池充放電過程中, 即時採集電動汽車蓄電池組中的每塊電池的端電壓和溫度, 充放電電流及電池包總電壓, 防止電池發生過充電或過放電現象.
3---單體電池間的均衡
即為單體電池均衡充電, 使電池組中各個電池都達到均衡一致的狀態. 均衡技術是目前世界正在致力研究與開發的一項電池能量管理系統的關鍵技術.
鋰電池的選型與設計
儲能系統包括雙向變流器和電池系統, 如一套21kW/42kWh的儲能, 表示雙向變流器的功率是21kW, 電池系統儲存的電量是42kWh. 鋰電池系統包括電芯和BMS電池管理系統, 由廠家統一提供. 設計時要注意以下幾個要點:
1儲能鋰電池有BMS系統, 需要和逆變器或者雙向儲能變流器PCS通信, 要選擇具有鋰電池功能並有相應的通信介面功能的設備. 2儲能鋰電池和鉛酸蓄電池相比, 充放電電流不一樣, 設計時要特別注意. 3鋰電池目前沒有統一的規格型號, 每個廠家的規格不一樣, BMS通信協議也不一樣. 要根據項目的具體要求去定製.
