温度如何影响锂离子太阳能电池的选择？
锂离子太阳能电池 主要用于住宅领域以及商业和工业储能，帮助房主或企业扩大光伏（PV）利用率，节省电费，或在电网停电时提供备用电源。随着材料价格的下降和锂电池的普及，锂离子电池正在太阳能储能市场取代铅酸电池。
锂太阳能电池中使用的两种锂离子
对于锂离子太阳能电池制造商来说，通常使用两种常见类型的锂离子电池：锂镍锰钴三元锂离子电池（NMC）和磷酸铁锂（LFP）电池，它们是太阳能电池领域的主要参与者。市场。尽管这两种类型的电池都是基于锂离子交换的工作原理，但它们具有一些显着不同的性能和特性。
能量密度是评价电池性能的重要指标。一般来说，能量密度越高，电池单位重量或体积所能容纳的电量就越多，续航里程也就越长。LFP的能量密度约为140Wh/kg。NMC的能量密度基本上为240kWh/kg。也就是说，相同重量下，NMC的能量密度比LFP高1.7倍。这意味着安装在相同空间内的NMC太阳能电池将比LFP太阳能电池运行更长时间。
影响锂离子太阳能电池使用寿命的三个主要因素是充放电循环次数、使用持续时间和电池的平均温度。影响锂离子电池寿命的最大因素是电池的平均温度，其次是放电深度。我们通常通过将实际容量与其原始容量进行比较来衡量电池的有效性。在达到原始容量的 80% 之前，LFP 太阳能电池至少可以执行 2,000 至 3,000 次完全充电/放电循环，而 NMC 电池只能执行 500 至 1,000 次完全充电/放电循环，这意味着 磷酸铁锂太阳能电池 具有更长的循环寿命，通常超过 10 年。
锂离子电池的安全性
与 NMC 电池不同，LFP 电池由于其正极材料更安全，在高温下不会降解。与三元电池相比，磷酸铁锂电池具有最高的热稳定性和化学稳定性，并且在热失控过程中释放的能量最低。它们只会在 195°C 时发生热失控，并且释放的能量最少。相反，NMC 电池的热失控温度可达 170°C，释放更多能量，如果不加以控制，可能会着火。尽管所有锂离子电池都是安全的，但磷酸铁锂太阳能电池是最安全的储能设备之一。
温度和放电
根据住宅储能的应用，锂离子太阳能电池有两种常见用途。第一种是作为备用电源，在电网停电期间保持关键负载运行的要求需要立即切换到太阳能电池电源，在这种情况下，蓄电池需要承受来自负载的大电流和高功率浪涌。第二种场景是白天储存光伏板或电网的电力，然后在夜间向负载放电，这通常需要电池能够提供至少6-8小时的电力。
Li-FePO4电池的内阻非常低，可以承受高倍率放电而不会产生太多热量，但NMC电池的内阻比LFP电池高约10倍，因此NMC内部会产生更多热量电池以相同速率放电时。例如，48V 50Ah（2.4kWh）三元电池可提供50-100A的放电电流，而磷酸铁锂可提供500-1000A的放电电流。
被动或主动冷却
影响锂离子电池寿命的第三个因素是环境温度。在锂离子电池的市场应用中，电池的冷却方式多种多样，从被动冷却（无风扇）到主动冷却（连续运行的风扇），再到动态主动冷却（变速风扇驱动）来管理电池温度。住宅储能通常使用被动冷却，而锂离子电池可以在 -20°C 至 60°C 的温度范围内安全运行，但最大限度延长电池寿命的最佳温度范围是 10°C 至 30°C。大电流放电会在电池内部产生热量，但稳定的温度环境可以最大限度地延长电池寿命。
值得注意的是，根据 NMC 电池的化学性质和较高的阻抗，与 LFP 电池相比，它们在放电时会产生更多的热量。由于安全性是锂离子电池的一个关键问题 储能 应用中，磷酸铁锂太阳能电池良好的热稳定性、安全环保使其在储能应用中具有优势。
所以为了保证向负载输送足够的电力，那么在实际应用中可能需要并联更多的三元电池模块来满足所需的电流，但是少量的磷酸铁锂电池就可以完成这个目标。考虑到空间和应用场景，三元电池更适合能够在较长放电时间（即1h50A）内承受较低电流传输的应用，而LFP电池也可以在较短的时间内提供较高电流传输（即10分钟内300A） ）。
主动冷却的优点
一般来说，在电池中添加风扇进行热调节可能会使产品变得复杂，但这可以给电池带来非常多的好处。在一些气候环境恶劣的应用中，电池的温度范围可以从非常寒冷和干燥到非常温暖和潮湿。如果发生热失控，采用被动冷却的电池内部温度比外部上升得更快，从而产生热点并限制可用的放电电流量，这也会导致锂离子太阳能电池快速老化。主动冷却可以更好地减少电池充电和放电过程中的热量产生。在所有条件相同的情况下，主动冷却可以支持太阳能电池更好的充电和放电电流。
电池内部结构含有较多金属，也会因凝露而造成短路。由于温差，潮湿的空气会将水凝结到电池内的敏感电子元件上。因此，主动冷却还可以防止电池内部的冷凝改变电池功能或损坏电池组件。在前期投资较高的商业和工业储能市场，制造商通常采用风冷或液冷进行主动冷却，以防止热失控带来的经济损失和环境污染。
综上所述，市场上的锂离子太阳能电池有很多。在选择正确之前 太阳能电池制造商 或型号，您应该了解这些电池的功率，以评估在其住宅储能或商业和工业储能中维持运行所需的功率、所需的运行时间，以确定其运行的环境，以及确定热量的作用。利用这些数据，可以评估锂离子太阳能电池的化学成分、被动和主动冷却特性以及可用解决方案提供的关键功能。
