온도가 리튬 이온 태양전지 선택에 어떤 영향을 미치나요?

리튬이온 태양전지 주로 주거 부문과 상업 및 산업 에너지 저장에 사용되며, 주택 소유자나 기업이 태양광(PV) 활용을 확대하고, 전기 요금을 절약하거나, 전력망 중단 시 백업 전력을 제공할 수 있도록 돕습니다. 재료 가격이 하락하고 리튬 배터리가 대중화되면서 태양 에너지 저장 시장에서는 리튬 이온 배터리가 납산을 대체하고 있습니다.

리튬태양전지에 사용되는 두 가지 유형의 리튬이온

리튬이온 태양전지 제조업체의 경우 일반적으로 리튬-니켈-망간-코발트 삼원계 리튬이온 배터리(NMC)와 리튬인산철(LFP) 배터리라는 두 가지 일반적인 유형의 리튬이온 배터리가 사용됩니다. 시장. 두 가지 유형의 배터리 모두 리튬 이온 교환의 작동 원리를 기반으로 하지만 성능과 특성이 크게 다릅니다.

에너지 밀도는 배터리 성능을 평가하는 중요한 지표입니다. 일반적으로 에너지 밀도가 높을수록 배터리는 단위 중량이나 부피당 더 많은 전력을 보유할 수 있으며 주행 거리도 길어집니다. LFP의 에너지 밀도는 약 140Wh/kg입니다. NMC의 에너지 밀도는 기본적으로 240kWh/kg입니다. 즉, 동일한 무게에서 NMC의 에너지 밀도는 LFP의 에너지 밀도보다 1.7배 더 높습니다. 이는 같은 공간에 설치된 NMC 태양전지가 LFP 태양전지보다 더 오래 작동한다는 의미다.

리튬이온 태양전지의 작동 수명에 영향을 미치는 세 가지 주요 요인은 충방전 횟수, 사용 기간, 배터리의 평균 온도입니다. 리튬이온 배터리의 수명에 영향을 미치는 가장 큰 요인은 배터리의 평균온도와 방전심도입니다. 일반적으로 실제 용량과 원래 용량을 비교하여 배터리의 효율성을 측정합니다. 원래 용량의 80%에 도달하기 전에 LFP 태양광 배터리는 최소 2,000~3,000회의 완전 충전/방전 주기를 수행할 수 있는 반면, NMC 배터리는 500~1,000회의 완전 충전/방전 주기만 수행할 수 있습니다. LFP 태양전지 일반적으로 10년 이상으로 수명이 훨씬 더 깁니다.

리튬이온 배터리의 안전성

NMC 배터리와 달리 LFP 배터리는 더 안전한 음극 소재로 인해 고온에서도 성능이 저하되지 않습니다. NMC 배터리와 비교하여 LFP 배터리는 열적, 화학적 안정성이 가장 뛰어나고 열폭주 중에 방출되는 에너지량이 가장 낮습니다. 그들은 195°C에서만 열폭주를 일으키고 최소한의 에너지를 방출합니다. 반대로, NMC 배터리는 170°C의 열폭주 온도에 도달하여 더 많은 에너지를 방출하고 제어하지 않으면 화재가 발생할 수 있습니다. 모든 리튬 이온 배터리가 안전하다는 사실에도 불구하고 LFP 태양전지는 가장 안전한 에너지 저장 장치 중 하나입니다.

온도 및 방전

주거용 에너지 저장 장치의 적용에 따라 리튬 이온 태양 전지에는 두 가지 일반적인 용도가 있습니다. 첫 번째는 백업 전원으로, 그리드 정전 중에 중요한 부하를 계속 실행하려면 태양광 배터리 전력으로 즉시 전환해야 하며, 이 경우 축전지는 부하에서 발생하는 고전류 및 고전력 서지를 견뎌야 합니다. 두 번째 시나리오는 낮 동안 PV 패널이나 그리드의 전력을 저장했다가 밤에 부하로 방전하는 것입니다. 이를 위해서는 일반적으로 배터리가 최소 6~8시간 동안 전력을 공급할 수 있어야 합니다.

Li-FePO4 배터리는 내부 저항이 매우 낮아 열을 많이 발생시키지 않으면서 높은 방전율을 견딜 수 있지만, NMC 배터리는 LFP 배터리에 비해 내부 저항이 약 10배 높기 때문에 NMC 내부에서 더 많은 열이 발생합니다. 동일한 속도로 방전된 배터리. 예를 들어, 48V 50Ah(2.4kWh) NMC 배터리는 50~100A의 방전 전류를 제공할 수 있는 반면, LFP는 500~1000A의 방전 전류를 제공할 수 있습니다.

수동 또는 능동 냉각

리튬이온 배터리의 수명에 영향을 미치는 세 번째 요소는 주변 온도입니다. 리튬 이온 배터리 시장 애플리케이션에서 배터리는 수동 냉각(팬 없음)부터 능동 냉각(계속 작동하는 팬), 동적 능동 냉각(가변 속도 팬 구동)에 이르기까지 다양한 방식으로 냉각되어 배터리 온도를 관리합니다. 주거용 에너지 저장 장치는 일반적으로 수동 냉각을 사용하는 반면, 리튬 이온 배터리는 -20°C~60°C에서 안전하게 작동할 수 있지만, 배터리 수명을 최대화하기 위한 최적의 온도 범위는 10°C~30°C입니다. 고전류 방전은 배터리 내부에 열을 발생시키지만, 안정적인 온도 환경에서는 배터리 수명을 극대화할 수 있습니다.

NMC 배터리의 화학적 성질과 더 높은 임피던스를 기반으로 LFP 배터리에 비해 방전 시 더 많은 열이 발생한다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 리튬이온 배터리는 안전성이 가장 중요한 문제이기 때문에 에너지 저장 응용 분야에서 LFP 태양 전지의 우수한 열 안정성은 안전하고 환경 친화적이어서 에너지 저장 응용 분야에서 이점을 제공합니다.

따라서 부하에 충분한 전력 공급을 보장하기 위해 실제 애플리케이션에서는 필요한 전류를 충족하기 위해 더 많은 NMC 배터리 모듈을 병렬로 연결해야 할 수 있지만 소수의 LFP 배터리로 이 목표를 달성할 수 있습니다. 공간 및 응용 시나리오를 고려할 때 NMC 배터리는 더 긴 방전 기간(예: 1시간 50A) 동안 더 낮은 전류 전송을 견딜 수 있는 응용 분야에 더 적합하며, LFP 배터리는 더 짧은 시간 동안 더 높은 전류 전송(예: 10분에 300A)을 제공할 수도 있습니다. ).

능동 냉각의 장점

일반적으로 열 조절을 위해 배터리에 팬을 추가하면 제품이 복잡해질 수 있지만 이는 배터리에 매우 많은 이점을 가져올 수 있습니다. 가혹한 기후 환경의 일부 애플리케이션에서 배터리의 온도는 매우 춥고 건조한 것부터 매우 따뜻하고 습한 것까지 다양합니다. 열 폭주가 발생하면 패시브 냉각 기능을 갖춘 배터리 내부의 온도가 외부보다 빠르게 상승하여 핫스팟이 생성되고 사용 가능한 방전 전류량이 제한되어 리튬 이온 태양전지의 급격한 노화가 발생할 수도 있습니다. 능동 냉각은 배터리 충전 및 방전 중에 열 발생을 더 효과적으로 최소화할 수 있습니다. 모든 조건이 동일하다면 능동 냉각은 태양전지에 대해 더 나은 충전 및 방전 전류를 지원할 수 있습니다.

배터리 내부 구조에는 금속이 많이 포함되어 있어 결로로 인해 합선이 발생할 수도 있습니다. 온도 차이로 인해 습한 공기로 인해 배터리 내부의 민감한 전자 장치에 수분이 응축될 수 있습니다. 따라서 능동 냉각은 배터리 내부의 응결로 인해 배터리 기능이 변경되거나 배터리 구성 요소가 손상되는 것을 방지합니다. 초기 투자 비용이 높은 상업용 및 산업용 에너지 저장 시장에서 제조업체는 열 폭주로 인한 경제적 손실과 환경 오염을 방지하기 위해 능동 냉각을 위해 일반적으로 공냉식 또는 액체 냉각을 사용합니다.

요약하면, 시중에는 수많은 리튬이온 태양전지가 있다. 옳은 것을 선택하기 전에 태양전지 제조사 또는 모델의 경우 주거용 에너지 저장 장치 또는 상업용 및 산업용 에너지 저장 장치에서 작동을 유지하는 데 필요한 전력, 필요한 런타임을 평가하고 작동 환경을 결정하기 위해 이러한 배터리의 전력을 알아야 합니다. 열의 역할을 결정하십시오. 이 데이터를 사용하면 리튬 이온 태양전지의 화학적 성질, 수동 및 능동 냉각 특성, 사용 가능한 솔루션이 제공하는 주요 기능을 평가할 수 있습니다.