消息
确保锂离子电池制造的高质量水平对于防止性能不佳甚至安全风险至关重要。PI Berlin 的 Benjamin Sternkopf、Ian Greory 和 David Prince 研究了在电池成本、性能和寿命之间找到“最佳平衡点”的先决条件。
可充电锂离子电池在各种应用中的广泛应用，已使该技术明显进入公众视野。关于各种电池类型、其特性、成本和性能的争论已成为私人和专业讨论中的热门话题。
然而，这些讨论大多倾向于过分强调电池中电池的化学性质。例如，磷酸铁锂电池是否比锂镍锰钴电池更安全。事实上，电池性能不仅受一个主要因素影响，而且受多达五个主要因素影响：电池化学性质、电池几何形状、制造质量、技术与应用的匹配以及系统集成。
电池化学被认为是“冰山一角”。它是最明显的特性，但电池系统在实际应用中的实际性能很少在很大程度上取决于电池化学。更多时候它是其他五个因素之一。
制造质量是最关键的因素之一，但也是讨论最少的因素之一。造成这种情况的原因可能是，电池化学和几何形状很容易根据公共领域提供的大量信息进行讨论。将最合适的电池化学成分与应用相匹配是一个可以用现代计算工具进行模拟和讨论的主题。然而，制造和制造质量通常是每个制造商的内部秘密——即使使用相同的化学成分，制造商之间也经常存在明显的差异。制造商几乎没有动力以任何形式公布其制造过程的详细信息。
什么是“电池储能系统”？
BESS 或电池储能系统是指不仅仅是电池的系统。电池要有效运行，需要额外的组件。BESS 通常包括电源转换系统（也称为逆变器），其中包括用于同时对电池充电和放电的双向电力电子设备。电源控制系统通知逆变器何时对电池进行充电和放电。安装了额外的冷却和灭火系统以防止和控制任何与热相关的事件。最后，需要辅助电源以及存储容器来支持和容纳整个系统。
由于完整 BESS 的复杂性，本文仅关注电池及其制造。对于实际项目，建议记住电池只是整个系统的一部分。需要同样谨慎地评估其他组件及其之间的相互作用，以实现高水平的 BESS 性能和安全性。
电池架结构
在研究电池单元的制造方式之前，最好先了解一下电池架的组织方式。电池单元的设计与手机或笔记本电脑电池相似，只是电池单元要大得多。电池单元通过串联或并联连接组合成电池块。电池块组装成带有通信端口的模块，用于测量温度和电压。然后，这些模块连接在机架内，机架为电池模块提供串行连接。电池架还将包括一个称为开关设备的上游控制系统，该系统提供电流传感器和通信协议。需要注意的是，这种安排基于 IEC 标准术语，有些可能使用不同的术语。
电池单元的设计
电池的目的是在放电时将电子从阳极移动到阴极。这是通过让锂离子（带正电的粒子）穿过充满电解质的微孔隔板来实现的，电解质可阻止电子通过。这个过程夹在带负电的铜集电器和带正电的铝集电器之间。重要的是要有均匀的表面，以使锂离子能够轻松通过。
电池制造
乍一看，电池由电池、模块和串组成，这使其与光伏板相似。然而，当比较单个电池时，就会发现它们之间存在重大差异。光伏电池根据量子光伏效应运行；电池单元则依赖于化学反应。电池的工作原理更像是化学工艺工程工厂，因此制造工艺有很大不同。
与光伏电池不同，出于安全和性能原因，锂离子电池单元需要单独监控电压、电流和温度。电池管理系统的质量和准确性对整个电池系统的性能和安全性起着同样重要的作用。这意味着与相应电子产品制造相关的所有流程都需要像光伏逆变器的生产一样进行管理。
制造高性能、安全的电池系统并非火箭科学，但需要大量努力。主要挑战在于从二维结构（箔层）中创建三维结构（圆形或棱柱形电池）。
例如，一个常见的 50MWh BESS 的电极对表面积约为 500,000 平方米（即约 5,000,000 平方英尺）。这相当于 70 个足球场的面积。如果将 BESS 与 50MWp 光伏电站连接，电池单元的表面积将大于为其充电的光伏板的表面积。
为了制造这些电池，必须以极高的精度制造出这种表面。一个常见的基准是表面厚度的最大偏差不应超过 1% 到 2%。如果制造商超过这个标准，电池就会面临更高的安全隐患风险，并且会加速性能下降。
电池的制造通常可分为四个主要步骤：
1. 初始质量控制和电极生产
2. 电池组组装
3. 干燥、电解液注入、格式化、老化和分类
4. 将电池组装成电池
封面图片：锂离子电池的制造质量是决定其使用寿命的关键因素。图片：PI Berlin。
这是文章的开篇摘录，该文章全文刊登在我们最新一期的季度技术期刊《PV Tech Power》（第 24 卷）的“存储与智能电源”栏目中，该栏目由 Energy-Storage.news 团队撰写。整篇文章详细介绍了每个不同的制造步骤，并讨论了决策过程中的其他关键因素，例如保修和测试。要下载整篇文章作为单独的论文，或订阅或下载整本 108 页的书籍，请访问 PV Tech Store。
太棒了！分享到：
