opzv电池是什么
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什么是OPzV电池? OPzV电池含义:

根据欧洲的DIN标准,OPzV 代表 Ortsfest(固定式)PanZerplatte(管状板)Verschlossen(封闭式)。 显然,这是一个管状板 2V 电池单元结构,类似于 OPzS 电池,但具有阀控排气塞而不是开放式排气塞。 然而,没有铅酸电池是真正封闭的,因此,首字母缩略词中的 V 通常被视为代表“Vented”而不是 Verschlossen。 通过排气,这意味着它有一个泄压阀,该阀将在大约 70 到 140 毫巴的内部压力下打开。

OPzV 与 AGM 电池

事实上,它是管状电池极板结构的 VRLA 电池,但它使用固定电解质重新组合氢和氧。 在这种情况下,使用气相二氧化硅固定电解质,将液体电解质转变为固体凝胶。

这与其他铅酸阀控式铅酸蓄电池系列形成对比,后者使用非常细的纤维玻璃垫来吸收类似酸的吸墨纸并以这种方式将其固定。 此系列 VRLA 电池称为 AGM(吸收式或吸收式玻璃垫)。 这种玻璃垫技术取决于垫子表面的均匀压力,否则气体复合过程将无法进行。

因此,它不适用于管状正极板结构,仅用于具有扁平正极板设计的电池。

OPzV 电池的两个重要特征是管状极板结构和固定化 (GEL) 电解质。 管状正极板通过其圆形而不是扁平形状为 PAM 提供了额外的酸接触的优势,如图 3 所示。 1 由此可以看出,与平板对应物相比,额外的接触面积约为 15%。

Fig-2-Typical stationary OPzV battery bank in steel rack.jpg
Fig-2-Typical stationary OPzV battery bank in steel rack.jpg
Figure 1 Additional acid area in contact with tubular plate surface.jpg
Figure 1 Additional acid area in contact with tubular plate surface.jpg

OPzV 电池寿命

这种更好的利用导致更高的能量密度,同时护手将活性材料牢固地固定在导体上,以最大限度地减少电池电阻并防止 PAM 在深度循环操作期间脱落。
OPzV 电池中电解质的固定化具有双重好处,即允许电池在不同方向上运行而不会溢出,并且还可以使充电时电解水产生的气体重新组合并防止水流失。 无花果。 图 2 是固定应用中的典型安装。 将电池侧放的能力可实现节省空间的货架系统,并允许轻松访问电池端子以进行维护检查。

重组方面对许多,尤其是远程固定安装而言至关重要。 这意味着电池维护的间隔可以大大增加,因为不需要加水。 它还不需要昂贵的通风设备,该设备旨在去除电池充电时产生的潜在爆炸性气体。
充满液式电池的气体逸出问题源于铅酸电池的电化学。 氢气和氧气的产生可以在非常低的电池电压下发生。 无花果。 图3显示了气体逸出速率与铅酸电池电压之间的关系。

Fig 3 Oxygen and hydrogen evolution as a function of cell potentials
Fig 3 Oxygen and hydrogen evolution as a function of cell potentials
Fig 4 Oxygen recombination with hydrogen in a VRLA cell
Fig 4 Oxygen recombination with hydrogen in a VRLA cell

在此图中,正极板和负极板均显示为单一电位,其差值是总电池电压。 可以看出,即使在每个电池 2.0 伏的电压下,也有可测量的气体从溢流系统中逸出,并且在 2.4 VPC 充电时,水的损失和气体的产生是相当可观的。 出于这个原因,电池的重组设计是确保安全安装的最佳方式,在正常循环工作期间最小或没有水损失。

什么是OPzV电池?

要了解凝胶电池如何促进复合反应,我们需要查看凝胶电解质在使用时的结构。 然而,首先,了解引起水电解然后析氢和析氧(放气)的反应是有用的。

电解造成的水分解相当简单:

整体 2H 2 O → 2H 2 (g) + O 2 (g)

正2H 2 O → O 2 (g) + 4H + + 4e (氧化)

负 2H + +2e → H 2 (还原)

在阴极和阳极的两种情况下,由于添加电子(负极)或去除电子(正极)的电化学作用,都会释放气体。 气体或离子重新结合形成水的方法尚不完全清楚,并且有不止一种解释。 最广为接受的是:

O 2 + 2Pb → 2PbO

2PbO + 2H 2 SO 4 → 2PbSO 4 + 2H 2 O

2PbSO 4 + 4H + + 4e → 2Pb + 2H 2 SO 4

在这个模型中,有必要说服正极上产生的气态氧移动到负极板上。 这不会发生在带有液体电解质的浸没式铅酸电池中。

当液体电解质中产生氧气和氢气时,它们会形成气泡上升到表面,然后进入电池的顶部空间并最终释放到大气中。 然后这些气体不可用于重组。 然而,在凝胶电解质中,凝胶的干燥会产生重组作用,从而在结构中形成小裂缝和裂缝。 在这种情况下,由于气体逸出产生的压力,水电解形成的氧气能够从正极迁移到负极。

小裂缝和裂缝能够储存气体,然后气体通过凝胶扩散到基体中的其他空隙,直到电极之间的距离充满气体(图 4)。 然而,与析出速率相比,复合反应相对较慢,这意味着在充电过程中电池的内部压力会增加。 泄压阀可防止气体排出,使它们在充电过程结束后可重新组合。
该系列的两个主要特点是,首先,它将充电时产生的氢和氧重新结合,回到电解液中的水,使其在封闭空间中基本上免维护且安全。

其次,它具有管状正极板,可在深度放电条件下提供更大的活性材料保留,从而提供更长的循环寿命。 OPzV 电池系列本质上是一种深度放电、高循环寿命、免维护的铅酸电池。 由于其固定电解质,它还具有在运行时能够将其侧放的优点,而不会从通风孔中泄漏酸。 从本质上讲,这种方向使电池成为前端设计,除了具有其他优势外,还提供类似的操作优势。

OPzV电池的缺点

然而,这两个优势也有缺点:高深循环寿命确实是以高倍率放电或冷启动能力为代价的,与 AGM 平板相比,这两者都显着降低。 气体重组比气体生成速度慢得多。 出于这个原因,充电过程比充满水的电池需要更长的时间,通常长达 15 小时。

牢记上述讨论,很明显,这种 OPzV 电池的设计最适合那些难以维护电池并且需要频繁、可能定期深度放电并结合长日历和循环寿命。 由于其 CCA 性能相对较低,放电曲线通常会在几个小时内消耗 0.2C 安培或更少的电流。 虽然可以说 OPzV 电池和电池在正常占空比期间可以提供高达 2C 安培的间歇性、合理的高放电电流。

充电时间(通常为电池充电 12 到 15 小时)限制了充电时产生的气体量。 这是通过以电压限制充电来实现的,通常每个电池为 2.23 至 2.45 伏。 无花果。 图 5 显示了 OPzV 电池的典型充电曲线。 这减少了进入电池的电流,从而延长了充电时间。 在考虑不同的电池市场及其运营情况时,这也是一个重要因素。 考虑到这些因素,OPzV 电池最适合的应用主要是重型和工业。

OPzV 与 OPzS 电池

OPzV 电池提供密封免维护管状凝胶电池性能。 而 SAN 容器中的 OPzS 电池在其设计的 20 年浮动应用寿命期间需要极少的维护。

OPzS 电池安装在透明的SAN (苯乙烯乙腈)容器中。 OPzV 电池安装在ABS (丙烯腈丁二烯苯乙烯)容器中。 它不透明,但非常坚固,不会膨胀。 透明的 SAN 容器在关键任务应用程序中是必需的。 OPzV 电池通常安装在偏远地区,在这些地区,每年定期充电是一个挑战。

Fig 5 Recharging OPzV at 2.4 VPC
Fig 5 Recharging OPzV at 2.4 VPC
Fig 6 Stationary markets overview
Fig 6 Stationary markets overview

OPzV 电池应用

纵观这两个市场领域的广泛类别,我们有:
• 固定式
– 太阳能:柴油混合动力、离网发电和储能、家用储能
– 贝斯
待机电源
– UPS

• 铁路(机车车辆应用)
– 应急照明
柴油机车起动机
信令

原动力
牵引力
– 仓储:叉车、电动手推车、AGV
– EV:高尔夫球车、人力车

• 闲暇:
– 海洋
– 大篷车
– 野营

在上面列出的应用中,OPzV 电池最适合需要频繁深度电池放电,并有时间完全充电的应用。 在固定电池应用中,太阳能、BESS 和备用电源将满足所有条件。

对于铁路应用,火车照明空调电池和铁路信号电池是OPzV电池的最佳应用。 铁路需要能够在停电时进行深度放电循环的深循环电池。 这最好由管状电池板而不是平板电池提供。 考虑到铁路的庞大运营网络,像 OPzV 电池这样的免维护电池将是铁路的福音。

OPzV 电池系列不适合牵引应用,例如高尔夫球车电池和叉车电池。 有一些实际考虑,例如使用易碎的 ABS 容器而不是叉车电池中使用的聚丙烯外壳。 如果将非柔性 ABS 电池罐紧紧地装入叉车的钢电池托盘中,它很容易破裂。 Gel OPzV 电池设计需要更多体积的活性材料,这将增加叉车电池的标准尺寸。

休闲市场通常选择重量更轻、能量密度更高的单体,特别是大篷车和露营应用。 船用电池应用通常也是如此,除了电动船外,船用电池还广泛用于制冷、导航和照明等用途,而且与露营一样,电池存储空间有限。

OPzV 电池的主要用途是固定电池市场。 该领域所有细分领域的共同点是电池的位置是固定的。 无花果。 图 6 给出了工业电池市场的细分,主要固定应用为电信、UPS、备用电源和电池储能系统 (BESS),在 150 亿美元的全球市场中占有约 90% 的份额。 与牵引、休闲和铁路应用(信号除外)不同,固定电池固定在一个位置,并且通常硬接线到电源系统中。 然而,相似性到此为止。

一些应用,如电信中的 UPS 和 BESS 中的负载均衡/频率控制,将需要随机间隔短时间或短时间的高功率放电,在其生命中的大部分时间都在充电,而其他应用,如太阳能和备用电源将深深地定期排放。
出于这个原因,OPzV 电池最适合那些定期或随机但肯定频繁地深度放电的固定市场领域。 在这一类别中,我们可以包括所有太阳能装置,其中大型柴油/太阳能混合装置是更持久、更坚固的 OPzV 电池结构的理想选择。

OPzV 电池的免维护方面在这里很重要,特别是在偏远地区,在这些地区补充电池会非常昂贵并且会增加成本,从而降低供应商的投资回报率。 同样,国内安装也受益于缺乏维持电池电解液水平所需的专业知识。 过度充电、在错误的电池充电状态 (SoC) 下充电甚至忽视是家庭电池使用的常见特征。

能量存储和 BESS 应用中的 OPzV 电池

在所有固定类别中,可能是新兴的 ESS 市场,有人认为到 2035 年将达到 5460 亿美元,这为开发 OPzS 设计提供了最多的机会。 表 1 列出了 BESS 类别中电池的不同出口,而图 1 列出了电池的不同出口。 图 7 给出了按主要用途划分的全球存储容量图表。 其中,需求响应和能源销售是最有可能需要定期深度放电的用途。 在所有这些情况下,这些装置很可能在 1 MWh 左右或更高,位于发电站或配电变电站附近并自动或远程运行。

表 1 BESS 在公用事业和计量表背后的商业用途

价值流 发货原因 价值 谁?
需求费用减少 降低负载 - 调峰 通过减少需求费用来降低账单 顾客
使用时间/能源套利 在能源成本高的高峰期进行电池调度 降低零售电费 公用事业或客户
容量/需求响应 响应公用事业或 ISO 发出的事件信号,向电网调度电力 容量服务付费 实用程序、客户、DR 聚合器
频率调节 电池注入或吸收功率以遵循调节信号 支付监管服务 实用程序、ISO、第三方
能源销售 在位置边际价格 (LMP) 高的时候发货 能源 LMP 价格 客户、第三方
弹性 电池调度以在停电期间为关键设施供电 避免的中断成本 实用程序、ISO、第三方
资本递延 本地支持电压或减少负载 防止昂贵的基础设施升级 实用程序,ISO
Fig 7 Global battery storage capacity by primary case use
Fig 7 Global battery storage capacity by primary case use

印度 OPzV 电池

Fig 8 India’s cumulative installed power capacity mix
Fig 8 India’s cumulative installed power capacity mix

另一个目前有限的应用是电动汽车充电站。 将 BESS 与电网电源一起使用有很多优势。
出于所有这些原因,具有高循环寿命的免维护、深度放电 OPzV 电池是最佳选择。 再加上铅酸的低成本/千瓦时,使得这种 OPzV 电池和化学设计成为 BESS 站和变电站实现良好投资回报和低资本成本的理想选择。

OPzV太阳能电池

可再生能源
BESS 市场的主要部分是可再生能源。自然产生的能源,主要是太阳能和风能,正在迅速成为许多国家总能源生产的主要贡献者。图 8. 显示了印度目前可再生能源发电装机量占总电力供应的 35% 以上的比例。在所有可再生能源领域中,发展最快的技术可能是太阳能。 .

太阳能容量在 2018 年增长了约 24%,亚洲以 64 吉瓦的增长主导了全球增长(约占 2018 年全球扩张的 70%)。 风能和太阳能都是储能的理想选择,因为它们不能按订单打开和关闭。 国际可再生能源协会 (ARENA) 预测,到 2050 年,光伏发电量将达到 8519 GW,成为全球第二大电力来源。 9. 这一趋势被认为适用于并网和离网应用,国内装置的增长速度与工业和电网规模企业大致相同。

胶体电池对太阳能有好处吗? 凝胶电池更好吗?

是的。 凝胶电池适用于太阳能应用。 这是因为以下特点

  • 它们是密封免维护电池
  • -20°C 至 55°C 的宽工作温度
  • 不受酸分层影响
  • 网格腐蚀最小
  • 与 AGM VRLA 相比,过早容量损失 (PCL) 更低
Fig 9 IRENA projection to 2050 for PV installed capacity in total Renewable Sources
Fig 9 IRENA projection to 2050 for PV installed capacity in total Renewable Sources
Fig 10 Site power requirements for Telecom installations for 2G 2 – 4G and 5G according to Huawei
Fig 10 Site power requirements for Telecom installations for 2G 2 – 4G and 5G according to Huawei

变化最大的显然是风能,在产生能量时储存能量并在需要时释放能量的能力是一个主要优势。 即使没有风也没有阳光照射,使用存储的能量也可以满足高峰需求期。 这可能意味着能源生产资本投资的大幅减少。 大多数国家/地区每天仅几个小时的峰值电力需求约为背景使用量的 3 到 5 倍。 例如,在英国,早晚高峰需求约为 69GW,持续约 2 小时。

这与一天中其他 20 小时稳定的 20 至 25 吉瓦的潜在需求形成对比。 与其让能源发电机因产能过剩而长时间闲置,不如减少风力涡轮发电机全天满负荷运行,将其能量储存在电池中,以便在高峰需求时间使用。

什么是电信中的OPzV电池?

电信和备用电源。
目前,电信塔约占全球能源使用量的 1%。 随着离网塔以每年 16% 的速度建造,在提供安全、一致的电力同时减少二氧化碳排放方面存在挑战。 为此,结合柴油发电机、电池和太阳能电池板的离网电源解决方案越来越多。 不断上涨的燃料成本也导致了高昂的运营费用。 如果我们再加上日益严格的政府和环境法规,就会出现一个全球性的情况,即柴油的使用将受到限制,为使用可再生能源和电池存储铺平道路。

典型的远程电信塔将由柴油和太阳能的混合能源系统供电,其中使用电池存储太阳能将减少柴油燃料消耗。 根据车站的大小,100% 太阳能可与电池存储一起使用,以实现夜间使用。 然而,不仅正在建造更多的塔,而且每个站点的能源需求也在增加,特别是随着 5G 网络的引入图。 10. 免维护 OPzV 电池在每次循环成本方面具有显着优势,并且还为远程电信安装提供最高水平的可靠性和性能。 通常,这些站点需要频繁、长时间的电池放电,无需维护或定期检查。

闲暇
其余的休闲和铁路类别有一些独特的方面。 两者都有携带电池的车辆,电池用作照明和其他支持系统的电源。 在大多数情况下,电池不是驱动车辆的动力来源,但仍会定期深度放电。 在船舶使用的情况下,它可能用于船上的导航系统或冰箱,并根据船的设计从柴油发动机或太阳能电池板充电。

但是,例如,对于电动运河船,它是一种牵引应用,其使用模式与 FLT 或 EV 相同。 在所有情况下,OPzV 电池的深度放电和长循环以及缺乏维护是这些应用所需的特性。

什么是OPzV电池? 铁路用

大多数标准标题下都很难对铁路能源需求进行分类。 然而,在该组中,有静止信号的类别。 这实际上具有与太阳能相同的电池要求。 列车照明电池&空调电池这一类,虽然在移动平台上,也有类似的深度放电要求,但不规则和不可预测,因此与备用电源应用有类似的要求。

因此,深度放电OPzV电池是火车照明电池和空调电池最合适的选择,特别是它们不需要昂贵的维护,并且避免了因维护不当而造成损坏的可能性。 另一种铁路柴油启动更接近于 SLI 而不是工业要求, OPzV 电池不适合这种用途。 在内燃机车中,有单独的内燃机车起动电池。

迄今为止讨论的电池应用是基于当前的市场需求。 然而,电化学储能的新兴应用尚未商业化。 一项新要求是电动汽车充电站的要求。 电池储能在此应用中受益的原因有很多。 首先,由于电动汽车的快速和多次充电,将出现高输出浪涌,可能大于输入电源。 在这种情况下,使用储存的电池能量将减少对电网供应的需求,这意味着对变电站的需求更小,资本成本更低。

其次,由于将存储的电池能量用于需求高峰,这将导致来自电网的恒定、低功率消耗,因此可以避免高峰需求收费。 第三,电池存储还可以使用可变的可再生能源,通过存储从光伏阵列或风力涡轮机产生的能量并使用这些能量补充电网供应。 所有这些都大大降低了资本支出和运营成本。

另一种可能的 OPzV 电池应用源于利用电信塔发电的机会,通过在其中构建多余的可再生能源并通过微型电网向周围社区出售电力。 这不仅有助于通过为提供商提供额外收入来源来降低建设和运营电信塔的成本,而且还能使电网不发达的国家能够为偏远社区提供急需的电力。

OPzV 电池技术

在讨论的所有 OPzV 凝胶电池应用中,OPzV 电池的结构、化学和设计是满足市场需求的关键。 铅酸化学的使用,以及该技术的高循环寿命、低资本和运行成本以及几乎零维护的特点,使 OPzV 电池系列成为大多数固定应用的合理选择,如果不是无可匹敌的选择。 与此同时,材料、设计和施工质量也同等重要。 当 OPzV 电池每天放电和充电时,所有这些都必须是优质的,以确保极板能够承受正极活性材料 (PAM) 的日常膨胀和收缩。

印度OPzV电池制造商

Microtex 致力于确保其电池的所有这些方面都达到最佳状态。 这些电池由世界公认的德国科学家设计,为确保材料质量,他们独特地制造了自己的电池护手和隔板。 当前,世界正面临着许多前所未有的挑战。 Microtex 提供解决方案和电池产品,以帮助改善全球企业和社区的成果。 使用由 Microtex 提供的可靠、高质量和节能的固定式 OPzV 电池将在应对这些挑战方面发挥重要作用。

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