往返效率(RTE)是指儲能係統在完整的充放電週期內輸出能量與輸入能量的比值,反映系統能量轉換與傳輸的效率。
它通常用於電池儲能係統(BESS)及類似應用,是評估儲能係統效能的核心指標之一。理想情況下,它越接近100%越好,但實際上通常在80-95%之間,具體值取決於系統架構、電池類型、熱控效率和電力電子裝置等因素。
名詞解釋
RTE(往返效率)
運行時
指電池充滿電後能夠供電的時間,通常取決於負載功率、環境溫度、放電深度等因素。
主要影響因素包括電池容量(Ah)和負載電流(A)、放電率、溫度條件(低溫會顯著縮短運行時間)以及老化程度(容量衰減)。
安全電壓
電池運作過程中允許的最小和最大電壓範圍,超過此範圍可能導致性能下降或安全風險。
從安全角度來看:
欠壓會導致負極鋰沉積和SEI(固體電解質界面)破壞。
過電壓可能引發熱失控、氣體逸出和電解質分解。
第二人生
指電池退役後(一般容量下降到80%以下)功率/能量需求較低的應用場景,例如儲能。
延長電池使用週期,提高資源利用率,減少電動車全生命週期的碳排放,促進儲能係統成本下降。
自放電
自放電是指在沒有連接外部負載的情況下,電池的電荷(容量)由於內部化學或物理過程而隨時間自然減少的現象。
影響因素
溫度:溫度每升高 10°C,自放電率約增加一倍。
電池老化:SEI(固態電解質界面)薄膜的損壞或增厚會加劇自放電。
充電狀態(SOC):在高電壓狀態下,副反應較活躍,導致自放電較明顯。
材料純度:雜質(如Fe、Cu)會造成電化學腐蝕,增強自放電。
半經驗模型
半經驗模型是指將物理定律與實驗數據結合,以擬合電池性能(例如容量、內阻、壽命、SOC/SOH)隨使用條件變化的行為的數學模型。此類模型兼具理論的可解釋性與資料驅動方法的靈活性,廣泛應用於電池管理系統 (BMS)、老化預測和熱管理等領域。
感測器偏移
感測器偏移量是指電池管理系統(BMS)中的感測器(如電壓、電流和溫度感測器)的讀數值與實際物理量之間的系統誤差或偏移量。
功能/作用:雖然是一種誤差,但在系統設計中往往會透過校準或演算法補償來修正這種偏差,以保證準確的SOC/SOH/溫控判斷。
分離器
隔膜是位於電池正極和負極之間的多孔薄膜,允許離子通過但阻止電子直接接觸,從而防止短路。
職能/角色:
確保電池內部的電氣絕緣
允許鋰離子自由遷移
透過高溫熔化封閉的毛孔,實現「熱關斷」功能
嚴重程度
嚴重程度等級表示電池在安全或效能事件中故障的嚴重程度,常用於FMEA(故障模式和影響分析)和安全評估。
功能/角色:
量化故障影響程度以協助決策。
與Occurrence(發生頻率)、Detection(可偵測性)一起構成了RPN分析。
矽
矽是鋰離子電池的高容量負極材料,理論比容量約為3579 mAh/g(石墨為372 mAh/g),可透過形成鋰矽合金(如Li15Si4)來儲存鋰離子。充電時,鋰離子嵌入矽中形成合金;放電時,鋰離子被脫出。
慢速充電
慢充是指以較低速率(通常≤0.3C)對電池進行充電的過程,與快充相比,充電過程較為溫和。慢充過程耗時較長,但可有效降低熱應力和材料老化速度。
優點:
發熱量低,熱管理壓力小;
可顯著減緩容量衰減,延長循環壽命;
更有利於維持電解質穩定性,防止氣體產生。
SoC估算
SoC(State of Charge,荷電狀態)表示電池剩餘容量佔其額定容量的百分比,是評估電池「荷電程度」的核心指標。 SoC預估是指透過各種方法和模型計算電池目前剩餘容量的過程。由於電池的「荷電程度」無法直接測量,因此需要透過外部可測量參數(如電壓、電流、溫度等)進行間接預估。
鈉層狀氧化物
鈉層狀氧化物是一類具有層狀晶體結構的鈉離子電池正極材料,通常通式為NaxMO₂(M為過渡金屬,如Ni、Mn、Fe等)。其結構特徵是過渡金屬氧化物層之間嵌入有鈉離子層,有利於鈉離子的嵌入和脫出。
在電池產業中,鈉層狀氧化物是發展鈉離子電池的核心正極材料之一,因其強大的儲鈉能力、較高的能量密度以及相對成熟的製備過程而受到廣泛關注。其性能直接影響鈉離子電池的容量、循環壽命和成本,是實現低成本、規模化儲能應用的關鍵材料之一。
鈉離子電池
鈉離子電池是一種利用鈉離子在正負極之間嵌入和脫嵌實現充放電的電化學儲能裝置。與鋰離子電池類似,鈉資源更豐富,成本更低,特別適用於電網調峰等低成本、大規模儲能場景。鈉離子電池在性能提升和商業化推廣方面發展迅速。
SOHc 信賴區間
SOHc(State of Health – Capacity)是指電池容量健康狀態的量化值,而信賴區間表示此估計值的統計信賴區間。
提高電池健康評估的透明度和可靠性
用於BMS系統評估SOH估計算法的不確定性
支援營運團隊決策(是否更換、是否繼續使用)
固體電解質界面層(SEI)
SEI膜是在電池首次充電過程中自發形成於負極表面的一層奈米級鈍化膜。它能夠阻止電解液繼續與電極反應,同時允許離子穿透,確保電池的正常運作。在鋰離子和鈉離子電池系統中,SEI膜的穩定性對循環壽命、安全性和效率至關重要。
固態電池
固態電池採用固態電解質取代傳統液態電解質,提升了熱穩定性和安全性,並有望實現更高的能量密度,是下一代高性能電池技術的研究重點,特別適用於電動車、高安全儲能以及航空航太領域。
標準化
在電池產業,標準化是指建立統一的技術規範、測試方法和安全要求,以提高電池產品的互通性、安全性和市場准入效率,對促進產業鏈協同發展、促進技術應用、促進國際貿易具有重要意義。
狀態估計濾波器
狀態估計算法是一類用於即時估計電池關鍵運作狀態(如荷電狀態SOC、健康狀態SOH等)的數學工具。常見的濾波器包括卡爾曼濾波器、擴展卡爾曼濾波器等。它們是電池管理系統(BMS)的核心,直接影響電池系統的安全性、效能管理和壽命預測。
充電狀態 (SoC)
SoC 表示電池目前儲存能量佔其最大可用容量的百分比,通常表示為 0%(完全放電)到 100%(完全充電)。 SoC 是衡量電池剩餘電量的關鍵指標,類似於汽車的電量計。在電池產業中,SoC 是電池管理系統 (BMS) 的核心參數,用於指導能量調度、充放電控制和系統安全保護。準確的 SoC 估算對於延長電池壽命、提高系統效率和確保運行安全至關重要,尤其是在電動車和儲能係統等應用中。

