في أنظمة تخزين الطاقة الحديثة ، ترتبط كفاءة الشحن وتفريغ البطاريات مباشرة بأداء العمل للنظام بأكمله. باعتبارها جوهر تخزين الطاقة ، فإن كيفية تحسين عملية الشحن والتفريغ للبطاريات وتحسين الكفاءة هي محور البحث الفني الحالي. يعتمد أداء البطاريات ليس فقط على بنيةها الداخلية والتكوين الكيميائي ، ولكن أيضًا على العوامل الخارجية ، وخاصة التحكم في درجة الحرارة. لا تؤثر تقلبات درجة الحرارة على شحن البطاريات وتفريغها فحسب ، بل تؤدي أيضًا إلى تسريع انخفاض البطاريات. لذلك ، أصبحت كيفية التحكم بفعالية في درجة حرارة البطارية هي المفتاح لتحسين أداء البطارية. يتمثل تصميم وتطبيق الإسكان الحراري لتخزين الطاقة في حل هذه المشكلة وتحسين كفاءة الشحن والتفريغ للبطاريات.
1. تأثير درجة الحرارة على شحن البطارية وكفاءة التفريغ
ستولد البطارية كمية معينة من الحرارة أثناء عملية الشحن والتفريغ. إذا كان لا يمكن تبديد تراكم الحرارة هذا في الوقت المناسب ، فسوف ترتفع درجة الحرارة الداخلية للبطارية ، مما سيؤثر على عملية التفاعل الكيميائي للبطارية. ارتفاع درجة الحرارة سوف تتسبب في أن تزيد عمر المنحل داخل البطارية بشكل أسرع ، مما يؤثر على قدرة البطارية وخدمة الخدمة ؛ على الرغم من أن درجة الحرارة منخفضة للغاية ستؤدي إلى إبطاء معدل التفاعل الكيميائي للبطارية ، مما سيؤثر على كفاءة الشحن والتفريغ للبطارية.
عند الشحن ، إذا كانت درجة حرارة البطارية مرتفعة للغاية ، فقد تدخل البطارية تلقائيًا في وضع الحماية ، أو تقليل سرعة الشحن ، أو حتى التوقف عن الشحن ، مما يؤدي إلى انخفاض في كفاءة الشحن ؛ إذا كانت درجة حرارة البطارية منخفضة للغاية ، فستصبح عملية الشحن غير مستقرة ، وقد لا تصل البطارية إلى حالة الشحن المثلى ، مما يؤدي إلى مضيعة للطاقة. وبالمثل ، أثناء عملية التفريغ ، ستؤدي درجات الحرارة المرتفعة أو المنخفضة بشكل مفرط إلى تقلبات في طاقة إخراج البطارية ، مما يؤثر على الناتج المستقر للبطارية.
لذلك ، أصبحت كيفية الحفاظ على درجة حرارة التشغيل للبطارية ضمن النطاق الأمثل من خلال إدارة تبديد الحرارة الفعالة المهمة الأساسية المتمثلة في تحسين كفاءة شحن البطارية وتفريغها.
2. تخزين الطاقة تغار على الإسكان يوفر حلول تبديد الحرارة الفعالة
يعد الإسكان الحراري لتخزين الطاقة حلًا مصممًا خصيصًا للإدارة الحرارية للبطارية. هدف التصميم هو مساعدة البطارية في الحفاظ على درجة حرارة تشغيل مستقرة من خلال تبديد حرارة فعال. من خلال هذا التصميم ، يتم التحكم بشكل فعال في تقلبات درجة الحرارة للبطارية أثناء عملية الشحن والتفريغ بشكل فعال ، وبالتالي تحسين كفاءة الشحن والتفريغ.
يزيل نظام تبديد الحرارة بسرعة الحرارة الناتجة في البطارية من خلال المواد الموصلة الحرارية ، وينقل بسرعة الحرارة إلى البيئة المحيطة من خلال تصميم هيكلي خاص لمنع درجة حرارة البطارية من أن تكون مرتفعة للغاية. بالمقارنة مع تكنولوجيا الإدارة الحرارية التقليدية ، يمكن أن تحافظ الإسكان على أحواض حرارة تخزين الطاقة على انضغاط النظام مع تحسين كفاءة تبديد الحرارة وتقليل المساحة التي يشغلها تبديد الحرارة.
من خلال تقليل تراكم الحرارة ، يمنع السكن الحراري لتخزين الطاقة بشكل فعال التقلبات الحادة في درجة الحرارة الداخلية للبطارية ، مما يسمح للبطارية بالحفاظ على درجة حرارة أكثر استقرارًا أثناء عملية الشحن والتفريغ. يضمن استقرار درجة الحرارة هذا أن البطارية يمكن أن تشحن وتصريف أفضل حالة عمل ، وبالتالي تحسين كفاءة الشحن والتفريغ.
3. تأثير تبديد الحرارة على الشحن السريع والتفريغ
مع زيادة الطلب على تكنولوجيا تخزين الطاقة في السيارات الكهربائية والطاقة المتجددة وغيرها من الحقول ، أصبحت سرعة الشحن والتفريغ للبطارية مؤشر أداء مهم. لا سيما في المرافق التي يلزم الشحن السريع والتفريغ ، فإن كيفية التأكد من أن البطارية تكمل عملية الشحن والتفريغ في وقت قصير مع الحفاظ على كفاءة جيدة واستقرار هو مفتاح تحسين أداء البطارية.
أثناء عملية الشحن والتفريغ السريع ، ستقوم البطارية بتوليد الكثير من الحرارة بسرعة. إذا لم يكن هناك تصميم فعال تبديد الحرارة ، فإن درجة حرارة البطارية سترتفع بشكل حاد ، مما يؤدي إلى فقدان خطير في شحن الكفاءة والتفريغ. يمكن أن تصدر الإسكان الحراري لتخزين الطاقة الحرارة الناتجة عن البطارية في الوقت المناسب من خلال قدرتها على تبديد الحرارة الفعالة ، مما يضمن عدم ارتفاع درجة حرارة البطارية أثناء عملية الشحن والتفريغ ، مما يتجنب انخفاض شحن وتفريغ كفاءة التسبب في ارتفاع درجة الحرارة.
خاصةً في ظل عمليات الشحن والتفريغ عالية الطاقة ، فإن تأثير تبديد الحرارة لمصارف الحرارة لتخزين الطاقة أمر مهم بشكل خاص. يمكن أن يضمن تبديد الحرارة الجيد أن البطارية تحافظ على درجة حرارة مستقرة أثناء الشحن السريع وتفريغه ، ويقلل من خسائر الكفاءة الناجمة عن درجة الحرارة المفرطة. هذا لا يساعد فقط على تحسين كفاءة استخدام البطارية ، ولكن أيضًا يضمن التشغيل الفعال لنظام تخزين الطاقة بأكمله.
4. تأثير درجة الحرارة المستقرة على عمر البطارية
لا تؤثر إدارة درجة الحرارة على شحن البطارية وتفريغها فحسب ، بل ترتبط أيضًا ارتباطًا وثيقًا بعمر البطارية. البطاريات التي تعمل في بيئة درجات حرارة عالية لفترة طويلة ستسرع تدهور الشوارد والمواد الداخلية ، وبالتالي تقصير عمر البطارية. على العكس من ذلك ، يمكن أن يؤدي نطاق درجة الحرارة المناسب إلى تأخير شيخوخة البطارية بشكل فعال ويمتد عمر الخدمة.
يمكن أن تساعد وظيفة تبديد الحرارة الفعالة لمصارف حرارة تخزين الطاقة على البقاء البطارية ضمن نطاق درجة حرارة التشغيل المناسبة وتقليل الأضرار التي لحقت بالهيكل الداخلي للبطارية الناتجة عن درجة الحرارة المفرطة. من خلال تحسين التحكم في درجة الحرارة ، لا يمكن للبطارية الحفاظ على تحويل الطاقة الفعال فقط أثناء الشحن والتفريغ ، ولكن أيضًا يقلل من التأثير السلبي لدرجة الحرارة على عمر البطارية.
يعد تمديد عمر البطارية أمرًا بالغ الأهمية لأنظمة تخزين الطاقة ، وخاصة في الأنظمة التي تحتاج إلى العمل لفترة طويلة. من خلال الإدارة الحرارية الفعالة ، تساعد الإسكان الحراري لتخزين الطاقة على إبطاء البطارية في إبطاء التدهور الداخلي الناجم عن درجة الحرارة ، وبالتالي تمديد عمر البطارية بشكل كبير.
