Was ist der Unterschied zwischen Solarbatterie und Lithiumbatterie?

Um genau zu sein, sind diese beiden nicht dasselbe. Die Solar- "Batterie" ist keine Batterie, sondern ein photoelektrischer Umwandlungshalbleiter, und ein zusätzlicher Batteriepack ist für die Energiespeicherung erforderlich. Die Lithiumbatterie ist ein elektrisches Energieumwandlungsgerät.

Solarzelle ist ein spezielles Material mit photovoltaischem Effekt. Es kann keine elektrische Energie speichern. Sonnenenergie kann nur sofort in elektrische Energie umgewandelt werden. Wenn es kein Sonnenlicht gibt, kann es keinen Strom erzeugen. Lithiumbatterie ist eine Art Batterie und kann als Solarzelle verwendet werden. Der Strom wird für eine einfache Verwendung ohne Sonne oder nachts gespeichert. In Solarphotovoltaikanwendungen werden beide häufig zusammen verwendet.

Es muss Sonnenenergie plus Lithiumbatterie sein. Wenn Sie eine Batterie hinzufügen, ist Ihr Solarpanel unbrauchbar. Normaler Akku kann nicht aufgeladen werden. Wenn der Akku verwendet wird, gibt es keine Sonne, Sie können ihn nicht verwenden. Wenn es sich um eine Lithiumbatterie handelt, können Sie diese verwenden. Lange Zeit war es zwar teuer, aber praktisch, und eine kleine Lithiumbatterie wird 10 nicht überschreiten. Daher ist es immer noch gut für Lithiumbatterien.

Die Solarzelle ist eine Batterie zur Umwandlung von Photonenenergie, um die Lichtenergie zu absorbieren und in Elektrizität umzuwandeln. Die Lithiumbatterie ist eine wiederaufladbare Batterie, in der die elektrische Ladung wiederholt werden kann.

Warum nicht Lithiumbatterien verwenden, um Solarzellen zu speichern, nachdem sie in Strom umgewandelt wurden? Natürlich kann es, aber die Spannung der allgemeinen Lithiumbatterie ist höher, und die Ladesteuerschaltung erfordert eine höhere, und der Ladestrom der allgemeinen Solarbatterie ist sehr klein, so dass es ausreicht, eine allgemeine wiederaufladbare Batterie zu verwenden.

Energieprobleme sind in der heutigen Welt ein ewiges Thema und haben zur Entwicklung elektronischer Geräte, neuer Energiefahrzeuge und intelligenter Netze geführt. Als saubere und nachhaltige Energiequelle kann Sonnenenergie den Mangel an Batterien ausgleichen, und die Batterie kann das zeitweise auftretende Problem der Sonnenenergie ausgleichen. Wie können Solarzellen und Energiespeicherbatterien organisch kombiniert werden? Kürzlich hat Professor QiquanQiao (Kommunikationsautor) von der South Dakota State University in den USA die Probleme beim Entwurf des integrierten Systems "Solarbatterie - Energiespeicherbatterie" zusammengefasst, diskutiert und sich darauf gefreut. Darunter werden drei wichtige Parameter des integrierten Systems "Solarbatterie - Energiespeicherbatterie": Energiedichte, Effizienz und Stabilität nacheinander interpretiert.

1 Die Notwendigkeit integrierter Solarzellen - Energiespeicherbatterie

Die heutigen Massenverbraucher verlassen sich stark auf die Energietechnologie und ihre Entwicklung. Die drei Schlüsseltechnologien im Zusammenhang mit der aktuellen Energie sind intelligente elektronische Produkte, Elektrofahrzeuge und intelligente Netze. Intelligente Elektronik basiert auf Batterien mit begrenzter Kapazität und erfordert ein häufiges Laden elektronischer Geräte über Kabelverbindungen. Solar- oder Photovoltaik (PV) bieten das Potenzial zum Laden von Batterien, da Sonnenenergie 100 mWcm-2 Zoll Sonnenlicht im Freien erreichen kann. Ein weiterer florierender Markt ist die Elektrofahrzeugindustrie. Obwohl Elektrofahrzeuge keine CO2-Emissionen verursachen, stammt der größte Teil des von Automobilen verbrauchten Stroms aus mit fossilen Brennstoffen betriebenen Stromnetzen. Die Nachhaltigkeit von Elektrofahrzeugen ist nur von geringem Nutzen, wenn das Fahrzeug Strom aus erneuerbaren Quellen verwendet. Darüber hinaus schränkt die Verteilung von Ladestationen auch deren praktische Anwendung ein. Die dezentrale Erzeugung wie die Photovoltaik-Stromerzeugung ist die am besten geeignete Lademethode für Elektrofahrzeuge. Eine weitere mögliche Anwendung ist das Raster. Der Einsatz erneuerbarer Energien nimmt stetig zu. Das größte Problem bei der Nutzung von Photovoltaik ist der Mangel an Sonnenlicht in der Nacht oder an bewölkten Tagen, was zu einer intermittierenden Stromversorgung während des Gebrauchs führt. Diese intermittierende Natur führt zu Leistungsschwankungen, die für Netzanwendungen von zentraler Bedeutung sind. Infolgedessen beschränken Energieversorger die Möglichkeit, Photovoltaik in das Netz zu integrieren. Das Potenzial der Photovoltaik-Stromerzeugung wurde dadurch nicht voll ausgeschöpft. energiespeicherbatterien können diese Probleme lösen. Der Akku kann tagsüber aufgeladen und nachts entladen werden, wodurch die Möglichkeit besteht, Photovoltaik an das Stromnetz anzuschließen.

2 Traditionelles und fortschrittliches System "Solarzellen - Energiespeicherbatterie"

Die traditionelle Methode zum Laden einer Batterie mit einer Solarzelle besteht darin, zwei Systeme unabhängig voneinander zu entwerfen. Dabei werden die Solarzellen und die Energiespeicherbatterie als zwei unabhängige Einheiten durch die Drähte geführt. Solche Systeme sind in der Regel teuer und umständlich und unflexibel, benötigen auch mehr Platz, außerdem können die externen Drähte zu einem Stromausfall führen.

Die organische Integration von Kapazität und Energiespeicher in eine Einheit für ein integriertes Design wird das Problem der Energiedichte von Solarzellen und Batterien effektiv lösen. Dieses Design weist die Eigenschaften einer Miniaturisierung auf, was wiederum die Kosten senkt und die Praktikabilität der Photovoltaikanlage erhöht. Obwohl es viele Vorteile gibt, gibt es immer noch große Herausforderungen in Bezug auf Effizienz, Kapazität und Stabilität. Die aktuelle Forschung in diesem Bereich steckt noch in den Kinderschuhen, und der Forschungsschwerpunkt liegt hauptsächlich auf dem Design von Materialien und Geräten.

Das integrierte Photovoltaikzellensystem kann durch zwei verschiedene Arten von Konfigurationen hergestellt werden: drei Elektroden (Abbildung 1 b und 1 c) und eine Doppelelektrode (Abb. 1 d). Bei der Konstruktion von drei Elektroden wurde die Elektrode als gemeinsame Elektrode verwendet als Photovoltaik-Gerät und Batterie zwischen Kathode und Anode. In der Doppelelektrodenkonfiguration erfüllen das Positive und das Negative gleichzeitig die Funktion der Lichtumwandlungsfunktion und des Energiespeichers.

3 Binär separates Design "Solarzellen - Energiespeicherbatterie"

Dieser Teil fasst die Arbeit der vorherigen Trennung von "Solarbatterie - Energiespeicherbatterie" zusammen. Siliziumsolarzellen, Perowskit-Solarzellen und farbstoffsensibilisierte Solarzellen können mit Lithium-Ionen-Batterien in verschiedenen Formen kombiniert werden. Vier Serien von Perowskit-Solarzellen laden Lithium-Ionen-Batterien mit einem Wirkungsgrad von 7,36% auf. Das Team des Kommunikationsautors Qiao Qiquan verwendete einen Transformator und ein Maximum Power Point Tracking, um eine Lithium-Ionen-Batterie mit einer einzelligen Perowskit-Solarzelle aufzuladen. Der Wirkungsgrad erreichte 9,36%. Die Forschungsergebnisse wurden auf Advance Energy Materials veröffentlicht.

4 Design einer einteiligen integrierten "Solarbatterie - Energiespeicherbatterie"

Das meiste über die einteilige integrierte Entwurfsarbeit "Solarbatterie - Energiespeicherbatterie" konzentrierte sich auf die Kombination von Solarzellen und kapazitivem Energiespeicher anstatt mit der Batterie. Das integrierte Systemdesign kann in drei Typen unterteilt werden: (1) direkte Integration, (2) leichte Hilfsintegration und Integration (3) Oxidation, auch Einflussbatterien. Direkte Integration einschließlich gestapelter Solarzellen und Batterien (ohne Oxidation auch Konzentrat-Durchflussbatterie). Leichte Hilfsintegration mit Solarenergie für die Batterie liefert nur einen Teil der Energie. Die Integration von Oxidation und Einflussfluss beinhaltet die Verwendung einer Solarladungsbatterie für Oxidation und Einflussfluss. Artikel über die drei Formen der Arbeit der Vorgänger haben die detaillierte Zusammenfassung fortgesetzt, wobei die Abbildungen 3, 4 und 5 typisch für sie sind.

5.1 Die Energiedichte

Herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien werden häufig in einer Spiralverpackung verpackt, um ihre Energiedichte zu erhöhen, sind jedoch für ein integriertes System mit "Solarzellen-Energiespeicherbatterie" nicht realisierbar. Weil die Art und Weise, wie Lithium-Ionen-Batterien verpackt sind, den Bereich beeinflusst, der Sonnenenergie akzeptiert. Die Anzahl und Leistung von Solarzellen muss mit dem Energiespeicherabschnitt übereinstimmen, um die verfügbare PV-Oberfläche, die Anzahl möglicher gestapelter Zellen und die Leistungsanpassungsanforderungen zu berücksichtigen. Die Verwendung eines Materials mit hoher spezifischer Kapazität für die Elektrode kann die Gesamtenergiedichte des Systems erhöhen. Beispielsweise hat eine Silizium-NMC-Batterie eine Energiedichte von 400 KW / kg, und Silizium ist ein Photovoltaikmaterial. Wenn das Silizium als integrierte Lithiumionenelektrode in einem integrierten System verwendet wird, kann es auch als Photovoltaikelektrode verwendet werden und ist ein ideales Design. Siliziumsolarzellen erfordern eine hohe Kristallinität, und die Lithiumeinlagerung verringert die Kristallinität von Silizium, was das Finden eines optimalen Gleichgewichtspunkts erfordert. Forschungen an Lithiummetallbatterien haben es auch ermöglicht, die Gesamtenergiedichte des Systems zu erhöhen. Darüber hinaus wurde nach Berichten in der Literatur über Lichtumwandlungsperowskitmaterialien die Fähigkeit zum Einbetten von Lithiumionen nachgewiesen, und dotierte Lithiumionen im Perowskit haben positive Auswirkungen auf die Photovoltaikleistung, wodurch der Perowskit auch ein integriertes Photovoltaikzellsystem sein könnte hohe Kapazität von Doppelfunktionsmaterialien. Für ein hohes Volumenverhältnis von Energieanwendungen ist dies besser geeignet.

Idealisiert ist die Gesamteffizienz des Integrationssystems das Produkt der Solarenergieumwandlungseffizienz und des Energiespeichersystems, das integrierte System kann den maximalen Wirkungsgrad erreichen, der durch die Solarenergieumwandlungseffizienz begrenzt ist, in der Realität bei der Gestaltung der Effizienz der integrierten System, um die verschiedenen Verluste zu berücksichtigen. Siliziumsolarzellen und Perowskitzellen sorgen für eine effizientere photoelektrische Umwandlung und eine bessere Gesamteffizienz in integrierten Systemen. Wenn Sie möchten, dass Solarzellen einen höheren Wirkungsgrad bieten, ist ein weiterer zu berücksichtigender Faktor das leistungsstärkste Tracking (MPPT), mit dem die Solarzelle maximale Leistung liefern kann. Energiespeicherbatterie, muss die beste Übereinstimmung ausgewählt werden, ist negativ, um die Coulomb-Effizienz zu maximieren.

5.2 Stabilität

Die Stabilität muss die Lichtstabilität, die elektrochemische Stabilität und die Umgebungsstabilität berücksichtigen, was eine sorgfältige Auswahl der Elektrodenmaterialien erfordert. Obwohl die Menschen erfreuliche Fortschritte bei der Untersuchung der Stabilität von Perowskit-Solarzellen erzielt haben, befinden sie sich noch in der vorläufigen Forschungsphase. Wenn Sie Perowskit als photovoltaischen Teil des integrierten Systems wählen, müssen Sie sich eingehender mit Perowskit befassen. Durchbrechen. Die Verwendung von flüssigen Elektrolyten wirkt sich auch nachteilig auf die Stabilität des Systems aus. Festelektrolyte können ausgewählt werden, um die Sicherheit und Stabilität des Gesamtsystems zu verbessern. Da der Solarzellenteil Wärme erzeugt, wird bei der Auswahl des Elektrodenmaterials der Energiespeicherbatterie auch eine hohe Temperaturbeständigkeit angenommen.

6. Zukünftige Entwicklungsrichtung und -aussichten

Das integrierte System "Solarzellen - Energiespeicherbatterie" befindet sich noch in einem frühen Stadium der Forschung und Entwicklung. Die bisherigen Literaturberichte haben sich auf die Machbarkeit innovativer Materialentwicklung und des Designs neuer Geräte konzentriert, und die zukünftige Forschung sollte sich in diese Richtung weiterentwickeln. Das neuartige Design muss mit hoher Kapazität, hohem Wirkungsgrad und stabileren Materialien kombiniert werden. Die Optimierung des integrierten Systems kann die folgenden Strategien verwenden, wie die Verwendung von Doppelfunktionsmaterialien zur Energieumwandlung und -speicherung, die Verwendung von Energiespeichermaterialien mit großer Kapazität, die Verfolgung der maximalen Leistung, der integrierte Lithiumionenkondensator unter Verwendung von Festelektrolyt, um die Kompatibilität zwischen dem System zu verbessern elektrochemische Elektroden und der Elektrolyt. Das integrierte System kann die Simulations- oder Modellierungsmethode verwenden, um die Systemleistung besser vorherzusagen und bessere Entwurfslösungen bereitzustellen. Darüber hinaus sollten künftige Bemühungen auf das integrierte System "Solarzellen - Energiespeicherbatterie" mit Sensornetzwerken, tragbaren Geräten und elektronischen Geräten wie der Kombination praktischer Anwendungen bezogen werden. Obwohl die Kommerzialisierung des integrierten Systems als "Solarzellen - Energiespeicherbatterie" noch einen langen Weg vor sich hat, wird ihre Entwicklung stark von den raschen Fortschritten auf dem Gebiet der Photovoltaik (PV) und der Batterie profitieren. Die zukünftige Ausrichtung wird sich auch von der ersten Anwendung über kompakte Anwendungen mit geringem Stromverbrauch bis hin zu großen Energieanwendungen entwickeln.

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