Hány cella van általában egy halmozott energia akkumulátorban?

A halmozott energiaelemek kulcsfontosságú megoldásként jelentek meg az energiatárolás területén, és a lakossági napelemes rendszerektől a nagyszabású ipari energiagazdálkodásig számos alkalmazási területet kielégítenek. Az egymásra helyezett energiaelemek vezető szállítójaként gyakran találkozom egy gyakori kérdéssel: Hány cella van jellemzően egy rakott energiaakkumulátorban? Ebben a blogban kitérek azokra a tényezőkre, amelyek meghatározzák az akkumulátorok celláinak számát, megvizsgálom az egymásra helyezett energiaelemek különböző típusait, és betekintést nyújtok abba, hogy a cellaszám hogyan befolyásolja az akkumulátor teljesítményét.

A halmozott energiaelemek megértése

Mielőtt a cellák számáról beszélnénk, fontos megérteni, mi az a halmozott energia akkumulátor. A halmozott energia akkumulátor olyan konfiguráció, amelyben több egyedi akkumulátorcella van sorba és/vagy párhuzamosan csatlakoztatva a kívánt feszültség, kapacitás és teljesítmény elérése érdekében. A halmozási folyamat rugalmasságot tesz lehetővé az akkumulátorok tervezésében, amelyek megfelelnek a különböző alkalmazások speciális energiaigényének.

A sejtek számát befolyásoló tényezők

Feszültségkövetelmények

Az egyik elsődleges tényező, amely meghatározza a cellák számát egy halmozott energiájú akkumulátorban, a szükséges feszültség. Minden egyes akkumulátorcellának meghatározott névleges feszültsége van. Például egy tipikus lítium-ion cella névleges feszültsége körülbelül 3,2 V és 3,7 V között van. A magasabb feszültség elérése érdekében a cellákat sorba kötik. A kívánt feszültség ($V_{kívánt}$) eléréséhez a sorba kapcsolt cellák számának ($N_s$) kiszámításának képlete: $N_s=\frac{V_{desired}}{V_{cell}}$, ahol $V_{cell}$ egyetlen cella névleges feszültsége.

Tegyük fel, hogy egy 48 V feszültségű akkumulátort szeretnénk megtervezni 3,2 V névleges feszültségű lítium-ion cellák felhasználásával. A képlet segítségével $N_s=\frac{48}{3.2}=15$ sorba kapcsolt cella.

Kapacitáskövetelmények

A kapacitás egy másik döntő tényező. A kapacitást amper-órákban (Ah) mérik. Ha a cellákat párhuzamosan csatlakoztatjuk, az akkumulátor kapacitása nő, miközben a feszültség változatlan marad. Ha egyetlen cellánk van $C_{cell}$ kapacitással, és a kívánt $C_{kívánt}$ kapacitást szeretnénk elérni, akkor a párhuzamos cellák számát ($N_p$) a következőképpen számítjuk ki: $N_p=\frac{C_{desired}}{C_{cell}}$.

Például, ha egyetlen cella kapacitása 100 Ah, és szükségünk van egy 200 Ah kapacitású akkumulátorra, akkor 2 cellát kapcsolnánk párhuzamosan.

Az egymásra helyezett akkumulátor celláinak teljes száma ($N_{total}$) a sorba kapcsolt cellák számának és a párhuzamosan futó cellák számának a szorzata, azaz $N_{total}=N_s\time N_p$.

A halmozott energiaelemek típusai és cellaszámuk

Lakossági napenergia tároló

A lakossági napenergia-tároló rendszerekben az általános feszültségigény 48V vagy 51,2V. A51,2V 100AH ​​halmozott lítium akkumulátor3,2 V névleges feszültségű lítium-ion cellákat használva a sorba kapcsolt cellák száma $N_s=\frac{51.2}{3.2}=16$. Ha minden cella 100Ah kapacitású, akkor a párhuzamosan futó cellák száma 1. Tehát ebben az akkumulátorban összesen 16 cella van.

Ezeket az akkumulátorokat úgy tervezték, hogy a napelemek által napközben termelt többletenergiát tárolják éjszakai vagy kevés napfényes időszakokban. A viszonylag alacsonyabb cellaszám kompaktabbá és otthoni telepítésre alkalmassá teszi őket.

Nagyméretű energiatároló

A nagy léptékű energiatárolási alkalmazásoknál, mint például a hálózati méretű energiagazdálkodás, a feszültség- és kapacitásigény sokkal magasabb. A30 kWh-s halmozott lítium akkumulátorbonyolult konfigurációjú lehet.

Tegyük fel, hogy lítium-ion cellákat használunk, amelyek névleges feszültsége 3,2 V és kapacitása 100 Ah. Először is át kell alakítanunk az energiát kilowatt-órákról watt-órákra (30KWH = 30000WH). Ha az akkumulátor feszültségét 48 V-ra terveztük, akkor a kapacitást amper-órákban a következő képlettel számíthatjuk ki: $E = V\xC$, ahol $E$ az energia, $V$ a feszültség és $C$ a kapacitás. Tehát $C=\frac{E}{V}=\frac{30000}{48}=625Ah$.

A 48 V eléréséhez sorba kapcsolt cellák száma $N_s=\frac{48}{3.2}=15$. A 625Ah 100Ah-s cellákkal párhuzamosan elérendő cellák száma $N_p=\frac{625}{100}\approx6.25$. A gyakorlatban valószínűleg 7 cellát használnánk párhuzamosan a megfelelő kapacitás biztosítása érdekében. Tehát az akkumulátor celláinak teljes száma $N_{total}=15\times7 = 105$.

Otthoni energiatároló Napelemes halmozott akkumulátor

AOtthoni energiatároló Napelemes halmozott akkumulátorÚgy tervezték, hogy egyensúlyba hozza az energiafogyasztást és a termelést a háztartásban. Ezeknek az akkumulátoroknak a feszültsége általában 24V-51,2V, kapacitásuk pedig néhány kilowatt-órától több tíz kilowatt-óráig terjed.

Például egy 5KWH-s akkumulátor 48V-os kimenettel. Ugyanazokkal a 3,2 V-os, 100 Ah-s cellákkal, mint korábban, először számítsa ki a $C=\frac{5000}{48}\approx104.17Ah$ kapacitást. A sorba kapcsolt cellák száma 48 V esetén $N_s=\frac{48}{3.2}=15$. A párhuzamos cellák száma $N_p=\frac{104.17}{100}\approx1.04$, tehát 2 cellát használhatunk párhuzamosan. A cellák teljes száma $N_{total}=15\time2 = 30$.

A cellaszám hatása az akkumulátor teljesítményére

Hatékonyság

Az egymásra helyezett akkumulátor celláinak száma befolyásolhatja annak hatékonyságát. A cellák számának növekedésével az akkumulátor belső ellenállása is növekedhet. A nagyobb belső ellenállás több energiát eredményez hőként a töltés és kisütés során, ami csökkenti az akkumulátor általános hatékonyságát. Ezért kulcsfontosságú a cella konfigurációjának optimalizálása a belső ellenállás minimalizálása érdekében, miközben megfelel a feszültség- és kapacitáskövetelményeknek.

Biztonság

A nagyobb számú cella több potenciális hibapontot jelent. Minden cellának megvannak a saját biztonsági kockázatai, mint például a túltöltés, a túltöltés és a hőkiesés. Akkumulátorkezelő rendszereket (BMS) használnak az egyes cellák töltésének és kisütésének felügyeletére és vezérlésére a biztonság érdekében. A cellaszám növekedésével azonban a BMS összetettsége is növekszik, és nagyobb az esélye annak, hogy egyetlen cella meghibásodása a teljes akkumulátorrendszert érinti.

Élettartam

A halmozott energia akkumulátor élettartamát a cellák száma is befolyásolja. A cellák különböző ütemben öregszenek, és ha a soros vagy párhuzamos kapcsolat egyik cellája idő előtt meghibásodik, az befolyásolhatja a teljes akkumulátor teljesítményét és élettartamát. Egy jól megtervezett akkumulátor megfelelő cellaszámmal és megbízható BMS-sel segíthet kiegyensúlyozni a cellák öregedését és meghosszabbítja az akkumulátor élettartamát.

Következtetés

A halmozott energiaelemekben lévő cellák száma nagymértékben változik az adott alkalmazás feszültség- és kapacitásigényétől függően. A kisméretű lakossági napelemes tárolóktól a nagyméretű, hálózati szintű energiagazdálkodásig a cellák számát gondosan kiszámítják, hogy megfeleljen az energiaszükségletnek, miközben olyan tényezőket is figyelembe vesz, mint a hatékonyság, a biztonság és az élettartam.

Az energiaelemek beszállítójaként rendelkezünk azzal a szakértelemmel, hogy az Ön speciális igényeinek megfelelő optimális cellakonfigurációjú akkumulátorokat tervezzünk és gyártsunk. Akár keres a30 kWh-s halmozott lítium akkumulátornagyszabású projektekhez vagy aOtthoni energiatároló Napelemes halmozott akkumulátorotthona számára kiváló minőségű megoldásokat tudunk nyújtani.

Ha felkeltette érdeklődését egymásra rakott energia akkumulátoraink, vagy kérdése van a cellák számával és az akkumulátor kialakításával kapcsolatban, kérjük, forduljon hozzánk bizalommal a beszerzés és a további megbeszélések érdekében. Elkötelezettek vagyunk amellett, hogy a legjobb energiatárolási megoldásokat kínáljuk Önnek.

Hivatkozások

• Linden, D. és Reddy, TB (2002). Az akkumulátorok kézikönyve. McGraw – Hill.
• Tarascon, JM és Armand, M. (2001). Az újratölthető lítium akkumulátorokkal kapcsolatos problémák és kihívások. Nature, 414(6861), 359-367.