울트라 배터리

UltraBattery

Ultra Battery(일반적으로 납-탄소 배터리로 판매)는 호주의 CSIRO(Commonwealth Science and Industrial Research Organization)에서 개발한 하이브리드 에너지 저장 장치입니다.Ultra Battery는 공통 전해질을 가진 단일 셀에 울트라 캐패시터 기술과 납 배터리 기술을 결합합니다.

서론

연구는 미국의 샌디아 국립 Laboratories,[1]고급 Lead-Acid 배터리 컨소시엄과 같은 독립 시험소에서 실시하여(ALABC)[2]은 연방 과학과 동 펜 제조업, 후루카와 배터리와 Ecoult에 의해 산업 연구 기구(CSIRO)[3]과 상업적 시험을 나타낸다에 비교와 conventionvalve regulated lead acid(VRLA) 배터리, Ultra Battery 기술은 SoC(부분 충전 상태) 조건에서 높은 에너지 효율, 긴 수명 및 우수한 충전 허용을 제공합니다.

하나의 배터리 셀에서 두 기술을 결합하는 것은 UltraBattery 매우 효과적으로 기존의 납 산성 technologies[4]에 비해 대부분인 반면 기존의 납 산성 배터리 더 일반적으로 높은 모바일 사용(즉 때 설계되고 있는 긴 기간을 위한 요금(pSoC)의 부분적인 상태에서 작동할 수 있기 때문에 일을 하고 있다는 뜻. 그배터리가 거의 완전 [5]충전되었습니다).부분 SoC 범위에서 작동하면 주로 황화를 줄이고 다양한 측면 반응이 열화를 일으키는 매우 높고 매우 낮은 충전 상태에서 작동하는 시간을 줄임으로써 배터리 수명을 연장합니다.기존 VRLA 배터리는 이 부분 SoC [5]범위에서 작동하면 빠르게 열화됩니다.

역사

울트라배터리는 호주에서 CSIRO에 [6]의해 발명되었다.

울트라 배터리 개발은 호주 정부의 자금 지원을 받았다.또, Ultra Battery의 개발에 공헌해, 신에너지 산업 기술 개발 기구(NEDO)를 통해서도 일부의 개발에 자금을 대었습니다.

2007년, East Penn Manufacturing은, 동기와 자동차용의 Ultra Battery 테크놀로지의 제조와 상용화를 위한 글로벌 헤드 라이센스를 취득했습니다(글로벌, Furukawa Battery가 헤드 라이센스 소지자인 [7]일본 및 태국 이외).

미국 에너지부는 또한 Ultra Battery에 그리드 규모의 고정 에너지 저장 애플리케이션에 대한 연구를 위해 자금을 지원했습니다.2007년 CSIRO는 이 시장에 대응하기 위해 자회사인 Ecoult를 설립했습니다.Ecoult는 또한 울트라배터리 개발을 촉진하기 위해 호주 정부로부터 지원을 받았다.2010년 5월, 미국 배터리 제조사 East Penn Manufacturing은 CSIRO로부터 [8]Ecoult를 인수했습니다.

2013년 3월, 호주 정부는 호주 재생 에너지청의 신흥 재생 에너지 프로그램을 통해 UltraBattery 기술을 주거 및 상업용 재생 에너지 시스템을 [9]위한 비용 효율적인 에너지 저장소로 개발하기 위한 추가 자금 지원을 발표했다.

보관원칙

울트라배터리는 하나의 셀에 공통 전해질을 가진 초박막 기술과 납 배터리 기술을 결합한 하이브리드 장치다.

Ultra Battery는 물리적으로 단일 양극과 트윈 음극(일부 탄소, 일부 리드, 공통 전해질)을 가지고 있습니다.이 두 가지가 모두 Ultra Battery 유닛의 음극을 구성하지만, 구체적으로 카본은 캐패시터의 전극이고 납은 납-산 셀의 전극입니다.단일 양극(산화납)은 모든 납산 배터리의 전형적인 형태이며 납산 셀 및 울트라 캐패시터에 공통적입니다.

이 기술(특히 탄소 전극 추가)은 Ultra Battery가 기존 VRLA 배터리에 다른 성능 특성을 제공합니다.특히 Ultra Battery 기술은 음극 배터리 전극에 영구 황화(또는 하드)가 발생함에 따라 발생하는 문제를 크게 줄일 수 있습니다. 이는 기존의 납산 배터리에서 흔히 볼 수 있는 문제입니다.

경질 황산화

정상적인 납-산 배터리 작동 중에 황산납 결정이 방전 중에 음극에서 성장했다가 충전 중에 다시 용해됩니다.이러한 결정의 형성을 황화라고 한다.시간이 지남에 따라 황화는 영구화될 수 있는데, 이는 일부 결정이 자라고 용해되지 않기 때문입니다.특히 배터리가 매우 높은 방전 속도로 작동하도록 강제된 경우 전극 표면에서 황산납 결정 성장을 촉진하는 경향이 있습니다.전해질(희석황산)이 전극 몸체에 확산되어 확산되어 [10]반응할 수 있기 때문에 적당한 방전 속도에서는 황산납 결정이 전극판의 단면 전체에 걸쳐(스펀지 상태의 조도를 가진다) 성장한다.

그러나 매우 빠른 방전 속도에서는 플레이트 몸 안에 있는 산이 빠르게 소모되고 신선한 산이 전극을 통해 제시간에 확산되어 반응을 지속할 수 없습니다.따라서 판 전체에 분산된 덩어리가 아닌 고밀도 매트에서 결정이 형성될 수 있는 전극의 외벽을 향해 반응이 바람직하다.이 결정 매트는 전해질 전달을 더욱 방해합니다.그 후 결정체가 커지며, 큰 결정체는 표면적에 비해 부피가 크기 때문에 충전 중에 화학적으로 제거하는 것이 어려워집니다.특히 전해질 중 황산 농도가 높을 가능성이 높기 때문입니다(황산납이 플레이트의 표면에 한정되어 있기 때문에).e) 및 황산납은 묽은 황산보다 농축 황산(중량 기준 약 10% 이상)에서 용해성이 낮다.

이 상태를 배터리 전극의 "하드" 황화(hard sulfation)라고 부르기도 합니다.경질 황산은 배터리의 임피던스를 증가시키고(황산납 결정이 전극을 전해질로부터 절연하는 경향이 있기 때문에), 바람직하지 않은 부작용이 증가하여 전력, 용량 및 효율성을 감소시킵니다. 이 중 일부는 황산납(내부)의 가용성이 낮은 충전으로 인해 음극 플레이트 내부에서 발생합니다.플레이트 본체).한 가지 바람직하지 않은 효과는 플레이트 내부에서 수소가 생성되어 반응의 효율성을 더욱 떨어뜨리는 것입니다."[11]하드" 황화는 일반적으로 되돌릴 수 없습니다. 왜냐하면 배터리에 점점 더 많은 에너지가 주입될수록 부작용이 지배적이기 때문입니다.

따라서 경질 황산화 가능성을 줄이기 위해 기존 VRLA 배터리는 다양한 충전 알고리즘에 의해 특정 속도로 방전되어야 합니다.[REF] 게다가 자주 갱신할 필요가 있어 SoC의 최상단(80~100% 충전)을 향해서 동작하는데 가장 적합합니다.[REF] 이 제한된 충전 상태에서 작동하면 음극의 영구 황산화가 완화되므로 SoC가 가득 차거나 가까운 곳에서만 배터리 작동이 매우 비효율적입니다.[REF] 비효율성은 주로 에너지를 방출하는 부작용(예: 전기 분해) 발생률 증가에 기인한다.

Ultra Battery에 내장된 울트라 캐패시터가 있으면 셀 내부에서 경질 황산염의 형성을 제한하는 역할을 합니다.[REF] 배터리가 효율적으로 동작하는 부분 SoC에서 장시간 동작할 수 있도록 지원합니다.[REF] 종래의 VRLA는 황화에 의한 손상으로부터 보호하기 위해 충전 용량의 상단을 향해 비효율적인 영역에서 동작하는 데 다소 제약이 있다.초경량기가 존재하면 황산화량이 왜 그렇게 성공적으로 감소하는지에 대한 연구는 계속되고 있다.실험 결과에 따르면 VRLA 셀 내에 탄소가 존재하면 어느 정도 완화 효과가 있지만 Ultra Battery 내에 병렬 연결된 울트라 캐패시터의 보호 효과는 훨씬 더 중요합니다.예를 들어 Hund 등에서는 Ultra Battery에서 일반적인 VRLA 배터리 고장 모드(물 손실, 음극 플레이트 황화 및 그리드 부식)가 모두 최소화된다는 것을 발견했습니다.Hund의 결과에서도 Ultra Battery는 기존 VRLA 셀에 비해 가스의 양을 줄이고 음극판 경질 황화를 최소화하며 전력 성능을 향상시키며 작동 온도를 최소화하는 것으로 나타났습니다.

사용한 재료

납은 음극 배터리 전극의 일부를 형성합니다.

탄소는 음극 초경량 전극의 일부를 형성합니다.

전해질 용액은 황산과 물로 이루어져 있다.

황산납은 백색 결정 또는 분말입니다.정상적인 납산 배터리 작동에서는 방전 중에 음극에서 작은 황산 납 결정이 자라고 충전 중에 전해액으로 다시 용해됩니다.

전극은 납 그리드로 구성되며, 납 기반 활물질 화합물인 산화납이 양극 플레이트의 나머지 부분을 구성합니다.

적용들

Ultra Battery는 다음과 같은 다양한 에너지 스토리지 애플리케이션에 사용할 수 있습니다.

울트라배터리는 사실상 100% 재활용이 가능하며 기존 배터리 [7]제조시설에서 제조할 수 있습니다.

하이브리드 전기 자동차의 울트라 배터리

Ultra Battery의 울트라 캐패시터는 하이브리드 전기차에 사용될 경우 고속 방전 및 충전 중에 버퍼 역할을 하여 차량의 가속 및 [13]제동 중에 신속하게 전하를 공급하고 흡수할 수 있습니다.

Advanced Lead Acid Battery Consortium이 하이브리드 전기 자동차에서 Ultrabattery의 성능을 테스트한 결과,[2] 큰 성능 저하 없이 단일 배터리 팩으로 10만 마일 이상을 달성했습니다.UltraBattery 프로토타입의 실험실 결과에 따르면 용량, 전력, 사용 가능한 에너지, 냉간 크랭킹 및 자가 방전 기능이 최소 및 최대 동력 보조 하이브리드 전기차에 설정된 모든 성능 목표를 충족하거나 초과합니다.

마이크로그리드 Ultra Battery

Ultra Battery를 사용하면 마이크로그리드의 재생 에너지원을 부드럽게 전환(나중에 사용할 수 있도록 저장)하여 예측 가능한 전력 가용성을 향상시킬 수 있습니다.Ultra Battery는 독립형 마이크로 그리드 시스템, 재생 에너지 전원 시스템 및 하이브리드 마이크로 그리드에도 사용할 수 있습니다.독립형 마이크로 그리드 시스템은 디젤 또는 기타 화석 연료를 UltraBattery 스토리지와 결합하여 화석 연료 에너지 생성의 효율성을 향상시킵니다.시스템에 에너지 스토리지를 포함하면 배터리는 부하 피크에 대응할 수 있기 때문에 제너레이션 세트(즉, 발전기 어레이)의 사이즈를 줄일 수 있습니다.Ultra Battery는 또한 일반 세트의 연료 소비도 줄여줍니다. b

재생 에너지 전력 시스템은 UltraBattery 기술을 재생 가능 발전 소스와 결합하여 로컬 전력을 공급합니다.하이브리드 마이크로그리드는 재생 가능한 발전원과 UltraBattery 에너지 저장 장치 및 화석 연료 발전 장치를 통합하여 기본 부하 생성의 효율성을 극대화합니다.이를 통해 디젤 전용 마이크로그리드에 비해 에너지 비용을 크게 절감할 수 있습니다.그것들은 또한 온실 가스 배출을 상당히 감소시킨다.이러한 유형의 마이크로 그리드의 예로는 하이드로 태즈메이니아가 맡고 있는 킹 아일랜드 재생 에너지 통합 프로젝트(KIREIP)[14]가 있다.이 메가와트 규모의 재생 에너지 프로젝트는 섬에 전력을 공급하는 비용과 탄소 [12]오염을 줄이는 것을 목표로 하고 있다.

데이터 센터의 다목적화

Ultra Battery는 무정전 전원장치(UPS) 백업에 사용할 수 있습니다.기존의 UPS 시스템에서는 배터리는 그리드 정전 이벤트가 발생할 때까지 기본적으로 사용되지 않은 상태로 남아 있습니다.Ultra Battery는 주파수 조절 및 관련 그리드 서비스를 제공할 수 있기 때문에 UPS 자산 소유자에게 백업 [15]전원을 제공하는 동시에 수익을 창출할 수 있습니다.

커뮤니티, 커머셜 및 애플리케이션

커뮤니티 애플리케이션의 경우, UltraBattery는 그리드 중단(섹션 5.1 참조) 및 피크 면도를 위한 백업으로 사용할 수 있습니다.피크 로핑이라고도 알려진 피크 쉐이빙은 비수기 시간대에 배터리를 충전하고 피크 시간대에 배터리에서 나오는 전력을 사용하여 전기요금의 증가를 방지하는 기능입니다.커뮤니티 어플리케이션의 또 다른 예로는 후루카와 배터리가 일본 기타큐슈 마에다 지역에 설치한 300kW 스마트 그리드 데모 시스템이다.이 부하 레벨링 애플리케이션은 336개의 울트라 배터리 셀(1000Ah, 2V)을 사용합니다.또, 키타큐슈 [16]자연사박물관에 울트라 배터리 피크 시프트 기술의 스마트 그리드 데먼스트레이션을 2개 설치했다.

일본에서는 시미즈 주식회사가 상업용 빌딩에 마이크로그리드(5.2절 참조)를 설치했다.163개의 울트라 배터리 셀(500Ah, 2V)이 포함된 '스마트 빌딩' 시스템은 셀 전압, 임피던스, 온도도 모니터링한다.후루카와 배터리의 이와키 공장에 설치된 두 번째 시스템은 192개의 울트라 배터리 셀, 100kW의 전원 조절 시스템 및 배터리 관리 시스템을 포함하고 있다.이 부하 레벨링 애플리케이션은 공장의 전력 수요를 제어하기 위해 설정되었습니다.

주거용 애플리케이션의 경우 UltraBattery를 사용하여 패널을 소유한 주민이 사용할 수 있도록 전력을 저장하고 고부가가치 피크 시 전력 또는 규제 서비스를 그리드에 공급함으로써 옥상 태양광의 지역 사용을 개선할 수 있다.

그리드 서비스

Ultra Battery는 주파수 조절, 재생 에너지 통합(스무딩 및 이동), 회전 예비, 램프 레이트 제어, 전력 품질 및 취약 그리드 지원의 5가지 주요 방법으로 전기 그리드의 가변성을 관리할 수 있습니다.

주파수 조절

배전망은 배전망의 물리적 작동을 유지하기 위해 일정한 주파수를 유지하기 위해 전력 공급과 수요의 지속적인 변동을 관리해야 한다.Ultra Battery는 배전망에 전력을 흡수하여 공급과 수요의 균형을 관리하고 전압을 일정하게 유지할 수 있습니다.Ecoult는 미국 펜실베니아-저지-메릴랜드(PJM) 인터커넥션 그리드에 3MW의 규제 서비스를 제공하는 그리드 규모의 에너지 스토리지 시스템을 구현했습니다.펜실베니아 주 라이온 스테이션의 그리드에 4개의 울트라 배터리 셀이 연결되어 있습니다.이 프로젝트는 PJM을 통해 오픈마켓에 대한 지속적인 주파수 규제 서비스를 제공합니다.

스무딩 및 시프트

UltraBattery 기술을 사용하여 재생 가능 출력의 변동을 관리하여 태양광 및 풍력 등의 재생 가능 에너지원을 전기 그리드에 통합할 수 있습니다.그것은 에너지를 '스무딩'하고 '쉬프트'함으로써 이것을 한다.

스무딩은 태양광 발전 패널 또는 풍력 터빈에서 발생하는 전력의 고유 변동성을 부드럽고 예측 가능한 신호로 변환합니다.이 시스템은 간헐적으로 재생 가능한 전원의 출력을 모니터링하며, 태양광(또는 풍력) 신호가 변화하면 울트라 배터리가 즉시 반응하여 에너지를 방출하거나 여분의 에너지를 흡수합니다.이러한 방식으로 재생 가능 신호의 가변성을 관리하면 재생 가능 에너지의 신뢰성을 높일 수 있다.

에너지 이동이란 재생 자원에 의해 생성된 잉여 에너지를 비수기 시간대에 저장하고 수요가 가장 많은 시간대에 필요할 때 방출할 수 있는 울트라 배터리의 능력을 말합니다.이를 통해 전력회사는 피크 시간대에 전체적인 시스템 성능을 개선할 수 있습니다.

미국 뉴멕시코의 선도적인 전기 유틸리티 회사인 PNM은 Ultra Battery 에너지 스토리지 시스템을 태양광 발전 농장과 통합하여 파견 가능한 재생 자원으로 사용하기 위한 태양광의 평활화와 전환을 시연했습니다.PNM 번영 프로젝트는 미국 최대 규모의 태양광 에너지 및 태양광 패널 배터리 스토리지 조합 중 하나입니다.

분산 스토리지용 램프 레이트 제어

옥상 태양광 발전 패널의 많은 소규모 배치는 태양광 발전의 간헐적 효과를 배가시키는 경향이 있어 그리드 운영자에게 문제를 야기한다.[REF] Ultra Battery 에너지 스토리지는 전기 그리드의 전력을 제어 방식으로 증가시킴으로써 재생 가능 간헐성을 줄이기 위해 사용되어 재생 가능 전력의 예측 가능성을 높였습니다.

특성.

Ultra Battery는 이 테크놀로지와 종래의 VRLA 배터리 테크놀로지의 차이점을 형성하는 5개의 주요 특징을 가지고 있습니다.즉, 대용량의 회전율, 킬로와트시당 라이프타임 비용 절감, DC-DC 효율 향상, 리프레시 요금 절감, 충전 허용률 향상입니다.

울트라 배터리 테크놀로지

용량 회전율

용량 회전율은 배터리의 이론적인 용량을 수명 동안 얼마나 사용할 수 있는지를 나타내는 척도입니다.

Ultra Battery와 표준 VRLA(일부 SoC 체제에서 사용)를 실험 조건에서 비교한 결과, Ultra Battery는 표준 흡수 유리 매트 VRLA [1]배터리의 약 13배의 용량 회전율을 달성한 것으로 나타났습니다.

킬로와트시당 라이프타임 비용

배터리의 수명은 배터리의 사용 방법과 충전 및 방전 사이클에 따라 달라집니다.배터리가 하루 4회 40% 사이클을 거치고 처리량이 생명인 상황에서 울트라배터리는 기존 VRA [5]배터리보다 3~4배 이상 오래 간다.

CSIRO는 "울트라배터리는 동등한 성능을 가진 배터리보다 제조 비용이 약 70% 저렴하며 기존 제조 시설을 사용하여 제조할 수 있다"[6]고 주장한다.

DC-DC 효율

배터리의 DC-DC 효율은 배터리에 연결된 부하에 방전될 수 있는 에너지의 양을 충전 중에 배터리에 투입되는 에너지의 비율로 나타냅니다.충전 및 방전 중에 배터리의 저장된 에너지 중 일부는 열로 손실되고 일부는 부작용으로 손실됩니다.배터리의 에너지 손실이 적을수록 배터리의 효율이 높아집니다.

Ultra Battery의 개발자는 방전 속도에 따라 부분 SoC 상태에서 가변성 관리 애플리케이션을 실행하는 DC-DC 효율 93~95%(환율 의존)를 달성할 수 있으며, 에너지 이동 애플리케이션을 실행하는 경우에는 86~95%(환율 의존)를 달성할 수 있다고 주장하고 있습니다.이에 비해 에너지 이동에 적용되는 표준 VRLA 배터리의 효율은 훨씬 낮습니다(예를 들어 충전률이 79%에서 84%인 경우). 테스트 결과 효율은 약 55%[17]로 나타났습니다.

Ultra Battery의 DC-DC 효율은 (기존 VRLA 배터리와 마찬가지로) 80% SoC 이하에서 매우 효율적으로 작동하기 때문에 달성할 수 있습니다.실험에 따르면 VRLA 배터리의 경우 "SOC가 0에서 84%까지 평균 전체 배터리 충전 효율은 91%"입니다.기존의 VRLA 배터리는 자주 교체하지 않으면 이 범위에서 장시간 작업할 수 없는 반면 울트라 배터리는 대폭 저하되지 않고 훨씬 낮은 충전 상태에서 작업할 수 있습니다.따라서 납산 배터리를 위한 가장 효율적인 구역에서 장기간 작동할 수 있기 때문에 훨씬 더 높은 효율성을 달성할 수 있습니다.

리프레시

기존 VRLA 배터리는 음극에 쌓인 황산염 결정을 용해하고 배터리 용량을 보충하기 위해 새로 고침(과충전)해야 합니다.배터리를 새로 고치면 스트링의 배터리 셀(복수의 배터리가 함께 사용되는 경우)을 일정한 작동 전압으로 되돌릴 수 있습니다.그러나 과충전 프로세스는 충전 사이클 중에 배터리가 작동하지 않을 뿐만 아니라 (합리적인 시간 내에) 과충전 프로세스를 완료하기 위해 필요한 고전류가 다양한 기생 손실의 원인이 되기 때문에 복잡합니다.여기에는 열 손실과 다양한 부작용(예를 들어 수소 진화, 산소 진화 및 그리드 부식)으로 인한 손실이 포함된다.

Ultra Battery는 장시간 충전 없이 작동할 수 있습니다.재생 에너지나 그리드 지원 등의 고정 사이클링 애플리케이션의 경우 워크로드에 따라 1~4개월 정도 걸릴 수 있습니다.일상 사이클을 실행하는 경우 같은 애플리케이션의 표준 VRLA 배터리를 1~2주마다 교체해야 합니다.또, 매주 갱신 [5]사이클을 실시해도, 퍼포먼스는 급속히 저하합니다.

하이브리드 전기 자동차의 자동차 애플리케이션에서는 UltraBatteries를 새로 고치지 않고도 부분 SoC 상태에서 거의 연속적으로 작동할 수 있습니다.후루카와씨는, 「울트라 배터리 팩을 탑재한 혼다 인사이트 하이브리드 전기차의 현장 주행 테스트에서는,[18] 충전 회수를 실시하지 않고 10만 마일(약 16만 km)의 목표 주행이 달성되었습니다.

충전 승인

울트라배터리는 부분 SoC 범위에서 효과적으로 작동하기 때문에 일반적으로 높은 충전 상태에서 작동하는 기존 VRA 배터리보다 효율적으로 충전을 수용할 수 있습니다.Sandia National Laboratory 테스트 결과, VRLA 배터리는 일반적으로 90% 이상의 충전 시 50% 미만의 효율, 79% ~ 84%의 충전 시 약 55%의 효율, 최대 [17][1]용량의 0 ~ 84%의 충전 시 90% 이상의 효율이 달성되는 것으로 나타났습니다.기존 VRLA 배터리에 비해 Ultra Battery는 높은 충전/방전 속도로 효율적으로 충전할 수 있습니다.Hund 등의 테스트 결과에 따르면 울트라배터리는 약 15,000 사이클 동안 4C1 속도로 사이클링할 수 있었다.이 테스트 절차를 사용하는 VRLA 배터리는 1C1 레이트로만 사이클할 수 있습니다.1C 레이트는 배터리의 전체 용량이 이 레이트로 1시간 이내에 소모(또는 충전할 경우 교체)됨을 나타냅니다.4C 속도는 4배 빠릅니다. 즉, 4C 속도에서는 배터리가 15분 이내에 완전히 방전(또는 충전)됩니다.

탄소가 황화를 상당히 지연시키는 정확한 화학적 과정은 완전히 이해되지 않았다.그러나 Ultra Battery의 병렬 울트라 캐패시터가 있으면 높은 방전 속도로 작동하거나 pSoC 작동 시 장기간 작동하는 VRLA 배터리에 영향을 미치는 황산납 결정의 큰 표면 우위로부터 음극 단자를 보호하여 셀의 충전 가능성을 높일 수 있습니다(하드 황화 참조).황산화 감소는 전극에서 수소 가스 생성을 감소시킴으로써 전하 수용성을 크게 향상시킵니다.이것은 과도한 수소 가스 생산(충전 과정으로부터 상당한 에너지를 빼앗는)이 충전 중에 음극 판에 밀어넣어진 전자(일반적으로 플레이트 내부의 황산납 결정과 반응할 수 있는)가 표면에서 황산납의 큰 결정과 쉽게 반응할 수 없을 때 발생하기 때문에 예상하지 못한 것은 아니다.그 대신 전해질의 풍부한 수소 이온을 수소가스로 환원시키는 경향이 있다.

표준과 안전성

Ultra Battery는 ISO 9001:2008, ISO/TS 16949:2009 및 ISO 14001:2004 인증 규격에 따라 미국 East Penn Manufacturing에 의해 제조됩니다.

울트라배터리 전해액에는 물 속에 HSO가 들어24 있고 납 전극은 불활성이다.전해질이 대부분 물이어서 울트라배터리는 내화성이 강하다.UltraBatteries는 기존 VRLA 배터리와 동일한 운송 및 위험 제한이 있습니다.

재활용

Ultra Battery의 각 부품(납, 플라스틱, 강철 및 산)은 사실상 100% 재활용되어 나중에 재사용할 수 있습니다.이러한 배터리의 대규모 재활용 시설은 이미 이용 가능하며 미국에서 사용되는 납산 배터리의 96%가 [19]재활용됩니다.배터리 제조업체는 VRLA 배터리에서 납, 플라스틱 및 산을 회수하여 분리합니다.납은 재사용을 위해 제련 및 정제됩니다.플라스틱 부품은 세척, 연마, 압출 및 새로운 플라스틱 부품으로 성형됩니다.산을 재활용하고 세척하여 새 배터리에 사용합니다.

조사.

East Penn Manufacturing, Furukawa, Ecoult 등 독립 연구소와 함께 Ultra Battery의 성능을 기존 VRLA 배터리와 비교하기 위한 테스트를 실시했습니다.

하이브리드 전기차 테스트

마이크로 하이브리드 전기차 배터리는 펄스 충전-방전 패턴으로 70% SoC에서 테스트되었습니다.Ultra Battery는 기존 VRLA [4]배터리보다 용량 회전율이 약 1.8배 높았고, 따라서 수명도 단축되었습니다.

ALABC(Advanced Lead Battery Consortium)는 혼다 시빅 하이브리드 전기 자동차의 고속 부분 충전 작동에서 울트라 배터리의 내구성을 테스트했습니다.테스트 차량은 Ni-MH [2]배터리로 구동되는 동일한 모델과 비슷한 갤런당 마일을 주행했습니다.

마이크로, 마일드 및 풀 하이브리드 전기차 사용 시 울트라 배터리의 사이클링 성능은 기존 최첨단 VRLA 배터리보다 최소 4배 이상 길었고 Ni-MH 셀과 비슷하거나 더 우수했습니다.또한 UltraBattery는 회생 제동에서 발생하는 전하를 잘 수용하므로 현장 시험 중에 균등화 전하가 필요하지 않았습니다.

고정 에너지 응용 프로그램

효율 테스트

전력 스마트 그리드용 고정 애플리케이션에서의 Ultra Battery의 효율 테스트에서는 배터리 충전 상태에 따라 0.1 C10A의 속도로 30사이클 이상 충전-방전하는 효율이 91%에서 94.5%까지 다양했습니다.[REF] 이것은 Sandia National Laboratories의 납 배터리 효율에 대한 연구 결과와 비교됩니다. 이 연구에서는 79% ~ 84%의 충전 상태에서 작동하는 기존의 납 배터리(기존 납 배터리 수명을 연장하기 위해 일반적으로 제한된 "상단" 충전 모드)가 55%의 증분 충전 효율만을 달성한다는 것을 발견했습니다.cency.[17]

사이클 수명 및 복구 테스트

배터리는 60% 충전 상태에서 3시간 충전 및 방전 테스트를 거쳤으며 90사이클마다 20시간씩 회수 충전이 수행되었습니다.용량 테스트 결과, 270 사이클 후 Ultra Battery 용량 비율은 103% 이상이 되었습니다.기존 납 저장 배터리는 93%였습니다.테스트 결과, Ultra Battery는 부분 충전 상태에서 작동할 때 기존 배터리보다 수명이 길고 회복 충전 특성이 뛰어난 것으로 나타났습니다.

유틸리티 서비스 및 풍력 발전 에너지 스무딩

에너지 저장 및 풍력 발전 에너지 평활을 위한 유틸리티 보조 서비스 애플리케이션에서 Ultra Battery의 사용 능력을 측정하기 위해 높은 속도의 부분 충전 주기 테스트가 수행되었습니다.Ultra Battery는 1C1 ~ 4C1 레이트의 높은 속도의 부분 충전 상태 사이클링 프로파일을 사용하여 15,000 사이클 이상에 용량 손실이 20% 미만이었으며 4C1 레이트로 사이클링할 수 있었습니다.동일한 조건에서 테스트된 AGM(Absorbed Glass Matt) VRLA 배터리는 1C1 레이트로만 사이클이 가능하며, 약 100 사이클 후에 회수 충전이 필요하며, 1100 사이클 후에는 용량의 20% 이상이 손실되었습니다.또한 Ultra Battery는 AGM VRLA 배터리(1000대 100대)보다 10배 이상 많은 회수 사이클을 실행할 수 있었습니다.

뉴사우스웨일스(호주) 햄튼의 풍력 발전 현장 시험에서는 풍력 발전의 단기적 간헐성을 해결하기 위해 에너지 저장소의 사용을 시연하도록 설계된 시스템을 테스트하고 있습니다.이 시험에서는 재생 에너지 스무딩 애플리케이션을 위한 Ultra Battery와 다른 세 가지 유형의 납 배터리 성능을 비교했습니다.직렬로 연결된 60개 셀의 각 스트링에서 셀 전압 변동을 측정한 결과 Ultra Battery는 10개월 동안 변동이 훨씬 적었습니다(다른 세 가지 배터리 유형의 경우 140%-251%에 비해 전압 범위 변동의 표준 편차가 32% 증가).

유틸리티 사이클링 및 태양광 하이브리드 에너지 애플리케이션

Sandia National Laboratories의 테스트에 따르면 Ultra Battery는 유틸리티 사이클링에서 기존 VRLA 배터리보다 훨씬 더 오래 작동합니다.이러한 테스트의 사이클링 프로파일은 표준으로 예상되는 SoC 범위를 제공하기 위한 피크 전력으로 시간당 약 4 사이클의 주파수 조절 듀티를 모방하기 위한 것이었다.그 결과 기존 VRLA 배터리(부분 충전 상태(PSoC) 및 10% 방전 깊이)는 약 3000 사이클 후 초기 용량의 60%까지 떨어진 것으로 나타났다.같은 테스트에서 East Pen이 제조한 Ultra Battery는 22,000 사이클 이상 작동하여 기본적으로 복구 [5]충전을 받지 않고 초기 용량의 100%를 유지합니다.

또한 Sandia National Laboratories의 시뮬레이션 태양광 하이브리드 사이클 수명 테스트에서 알 수 있듯이 Ultra Battery는 에너지 분야에서 기존 VRLA 배터리보다 훨씬 더 오랜 시간 작동한다는 것이 테스트에서 확인되었습니다.테스트 결과, 40일간의 결손 충전(매일 배터리에서 다시 장착되는 것보다 더 많은 양이 소모되는 사이클)에서도 문제가 발생한다는 결론을 내렸습니다.UltraBatteries는 기존 VRLA 배터리가 7일 충전 상태에서도 기존 VRLA 배터리를 훨씬 능가하는 성능을 발휘합니다.충전 부족 상태에서는 배터리의 리프레시/이퀄라이제이션이라고도 하는 테이퍼 충전에 의한 회복이 없기 때문에 황화는 이 작동 상태에서는 기존의 VRLA에서 일반적인 고장 모드입니다.

방전 깊이가 60%인 상태에서 100일을 순환한 후 30일마다 리프레시 사이클을 받는 기존 VRLA 배터리는 초기 용량의 70%까지 떨어졌습니다.각각 40일간의 적자 충전을 실시하고 있는 2대의 Ultra Battery 유닛(후루카와제, 이스트 펜제)은, 교환 빈도가 높은 종래의 VRLA 배터리(최대 7일간의 적자 충전에 그친 것)에 비해, 여전히 큰폭의 퍼포먼스를 발휘하고 있었습니다.430일간의 사이클링 후에도 이스트펜 울트라 배터리와 후루카와 울트라 배터리는 고장나지 않았다.이스트펜 배터리는 초기 용량의 85%를 유지하고 있었고, 후루카와 배터리는 초기 용량의 100%에 매우 근접했다.

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레퍼런스

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외부 링크