電池、電池管理系統(tǒng)和電池儲(chǔ)能技術(shù)迅速發(fā)展，新的互連解決方案使變革性的新電子產(chǎn)品成為可能。
隨著電池尺寸和重量的減少，性能、安全性和能量密度的增加，以及價(jià)格的下降，電池正在成為最新的顛覆性技術(shù)。使得許多行業(yè)新的應(yīng)用越來越多。RMI的一份報(bào)告發(fā)現(xiàn)，電池成本在過去30年里下降了99%，而能量密度增加了5倍，隨著新材料的使用、電池和電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的發(fā)展，以及包括互連在內(nèi)的相鄰組件，都在進(jìn)一步改善。
電池技術(shù)的進(jìn)步，如鋰離子和鋰聚合物電池的發(fā)展，已經(jīng)顯著提高了能量密度，電池在相同數(shù)量的空間中存儲(chǔ)更多能量。現(xiàn)代處理器、顯卡和組件的設(shè)計(jì)要比以前更節(jié)能。這意味著它們可以在消耗更少能量的同時(shí)執(zhí)行相同的任務(wù)。復(fù)雜的電池管理系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)和優(yōu)化電池充電和放電周期，延長(zhǎng)電池壽命和保持效率，有助于提高整體系統(tǒng)性能。
電池的核心是一種能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)裝置。幾種電池類型主導(dǎo)著市場(chǎng)，每一種都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，包括鋰離子(Li-ion)、鎳金屬氫化物(NiMH)和鉛酸。在當(dāng)今的數(shù)字世界中無處不在，可充電的鋰離子電池為筆記本電腦、智能手機(jī)和平板電腦提供動(dòng)力，提供高能量密度和長(zhǎng)壽命。雖然鎳氫電池的能量密度比鋰離子電池低，但它們以其環(huán)境友好性和廣泛的工作溫度范圍而聞名。鉛酸電池是汽車工業(yè)的主力電池，用于傳統(tǒng)的汽油驅(qū)動(dòng)汽車來啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)和儲(chǔ)存電能。它們可靠且相對(duì)便宜，但太笨重。堿性電池，最常見的一次性紐扣電池，主要服務(wù)于消費(fèi)低功耗市場(chǎng)，壽命或尺寸是優(yōu)先事項(xiàng)。
新技術(shù)的興起
l 下一代鋰離子：對(duì)現(xiàn)有鋰離子電池技術(shù)的研究繼續(xù)快速進(jìn)行，包括開發(fā)更高容量的陽極和陰極材料來存儲(chǔ)更多的能量，延長(zhǎng)壽命，減少更換。
l 鈦酸氧化鋰(LTO)：這種可充電電池使用鈦酸鋰納米晶體而不是碳，與傳統(tǒng)鋰電池相比，減少熱失控和過熱，同時(shí)提供更長(zhǎng)的循環(huán)時(shí)間。
l 固態(tài)電池：與傳統(tǒng)的鋰離子電池相比，它們可能更安全、充電更快，使用壽命更長(zhǎng)。
l 鋰硫(Li-S)：這些電池?fù)碛斜蠕囯x子電池高得多的理論能量密度，并有可能為電動(dòng)汽車提供更長(zhǎng)的行駛里程。然而，在管理它們的壽命和內(nèi)阻方面仍然存在顯著的挑戰(zhàn)。
l 氧化還原流：這些大規(guī)模的存儲(chǔ)解決方案專為電網(wǎng)能源存儲(chǔ)和建筑等應(yīng)用而設(shè)計(jì)，提供了可伸縮性和長(zhǎng)壽命。
l 有機(jī)電池：這類電池使用有機(jī)材料作為電極或電解質(zhì)。雖然有機(jī)電池可能比傳統(tǒng)電池選擇更安全、更環(huán)保，但研究仍處于早期階段。
電池存儲(chǔ)系統(tǒng)，也被稱為電池儲(chǔ)能系統(tǒng)(BESS)。它們的工作原理是在充電過程中將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，然后在需要時(shí)將儲(chǔ)存的能量釋放回電能。
隨著世界向一個(gè)更可持續(xù)的能源過渡，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)正變得越來越重要�？稍偕茉�，如太陽能和風(fēng)能持續(xù)性有盲點(diǎn)，也就是說，太陽能電池板只在陽光明媚的白天發(fā)電，風(fēng)力渦輪機(jī)只在風(fēng)吹時(shí)發(fā)電。電池存儲(chǔ)系統(tǒng)通過能量?jī)?chǔ)存來調(diào)節(jié)這些波動(dòng)，以便在需要時(shí)使用。
電池存儲(chǔ)系統(tǒng)可以在停電時(shí)提供備用電源。此外，它們還可以用于幫助降低企業(yè)和房主的“峰值需求”成本。通過在非高峰時(shí)段儲(chǔ)存能量，在需求較高時(shí)釋放能量，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)有助于減少用電成本。
雖然電池本身儲(chǔ)存能量，但連接器在電池和供電設(shè)備之間建立可靠和安全的電氣連接方面起著至關(guān)重要的作用。連接器作為各個(gè)部件之間的橋梁，執(zhí)行幾個(gè)關(guān)鍵功能：
l 連接電源流：連接器建立了一個(gè)安全可靠的連接，用于在電池、逆變器和系統(tǒng)內(nèi)的其他設(shè)備之間傳輸電能。這確保了充放電循環(huán)的有效功率。
l 安全和可靠性：連接器的設(shè)計(jì)能夠承受惡劣的環(huán)境，包括極端的溫度、振動(dòng)和潛在的暴露于腐蝕性材料，并且通常具有防止意外斷開、短路和過載的特點(diǎn)。
l 可擴(kuò)展性和靈活性：正確的連接器允許在安裝、維護(hù)或未來的系統(tǒng)擴(kuò)展期間方便地連接和斷開電池組。
l 實(shí)現(xiàn)高效的能量傳輸：精心設(shè)計(jì)的連接器可以盡量減少傳輸過程中的能量損失。有些設(shè)備還提供了防止不正確的連接和確保最佳的能源管理的功能。
電池連接器發(fā)展
安德森電力產(chǎn)品(APP)專門為重型應(yīng)用設(shè)計(jì)的大功率連接器。其SB系列連接器因其大的載流量和安全的鎖定機(jī)構(gòu)而廣受歡迎，它們是連接大型電池組和電動(dòng)汽車電機(jī)或工業(yè)機(jī)械的理想選擇。APP的Powerpole和多極是從電池到充電插座的高質(zhì)量解決方案。他們的SBS50可以與鉛酸一起工作，而SBS75X設(shè)計(jì)具有用于鋰離子監(jiān)測(cè)。
Powerpole 連接器
Keystone電子提供電池支架與各種連接器。這些連接器包括螺紋端子、焊接端子，甚至是特定電池類型的專用連接器。實(shí)際上有許多電池支架，固定器，觸點(diǎn)，夾子，帶子，和配置抓拍的電池。今天大多數(shù)設(shè)計(jì)使電池可以快速和方便地安裝和更換。除了松散的部分外，還有許多卷帶。
Keystone電池支架與各種連接器
Mill-Max的Pogo-pin產(chǎn)品系列是一個(gè)完美的解決方案，充電電池在便攜式儀器和對(duì)接手持產(chǎn)品中傳輸數(shù)據(jù)和電源。它們可以很容易地集成到任何系統(tǒng)中，在高度、行程和彈簧力方面有許多選擇。新的Omniball彈簧加載連接器，用于需要多個(gè)滑動(dòng)接觸點(diǎn)或旋轉(zhuǎn)方向的應(yīng)用。獨(dú)特的全球彈簧加載具有滾動(dòng)球界面，使接觸組件之間實(shí)現(xiàn)軸向和非軸向?qū)?zhǔn)。
Mill-Max的Pog-pin產(chǎn)品系列
Molex的Mini-Fit系列連接器應(yīng)用于可充電的電池連接，其緊湊的尺寸和可靠的連接特別適合電池。雖然許多應(yīng)用都需要定制設(shè)計(jì)電池連接器，但Molex能夠提供各種電池連接器標(biāo)準(zhǔn)品，包括SMT、壓縮式和通孔接口等安裝選項(xiàng)，不同的電路尺寸，直角或平行電池組方向，和不同的合高尺寸等。
Molex的Mini-Fit系列連接器
菲尼克斯電氣提供適用于大電流應(yīng)用的接線塊和電源連接器，包括通常用于連接大型鉛酸電池或其他大功率電池。儲(chǔ)能裝置由機(jī)架上的電池組裝成模塊，并、組合在一起產(chǎn)生大量的電力。這些模塊可以串聯(lián)連接，也可以作為單個(gè)單元單獨(dú)連接。每個(gè)模塊都有連接的管理系統(tǒng)。
菲尼克斯電氣提供適用于大電流應(yīng)用的接線塊和電源連接器
Sager電子公司是當(dāng)今頂級(jí)互連和電池品牌的授權(quán)經(jīng)銷商，也是一家授權(quán)增值經(jīng)銷商(VAR)。Sager不僅庫存標(biāo)準(zhǔn)電池和連接器，而且還通過該公司的定制解決方案中心，提供增值服務(wù)，滿足獨(dú)特的設(shè)計(jì)規(guī)格。Sager工程團(tuán)隊(duì)提供定制電池組件的設(shè)計(jì)和制造，支持客戶的電池存儲(chǔ)系統(tǒng)需求。
Weidmüller USA 公司完善了其儲(chǔ)能系統(tǒng)組合，并增加了電池連接器。
選擇正確的連接器取決于幾個(gè)因素，包括電池類型、電壓、電流額定值和所需的連接方法(焊接、螺紋等)等。對(duì)于電池和連接器，需要始終參考制造商的規(guī)格，確保安全和兼容的電氣連接，或與受信任的外部資源合作，幫助成功設(shè)計(jì)。
美國(guó)Weidmüller 全球商務(wù)發(fā)展經(jīng)理Frank Pietrowski說：“電池技術(shù)正在迅速發(fā)展，尤其是電池的能量密度。與五年前相比，陽極和陰極材料的電池化學(xué)和機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展提高了容量、可用性和可靠性。電池技術(shù)的發(fā)展是由電池的材料設(shè)計(jì)和化學(xué)方面等多個(gè)因素驅(qū)動(dòng)，主要是由于需要更高的能量密度來實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的存儲(chǔ)�！�
這些發(fā)展對(duì)設(shè)計(jì)師具有重要意義。例如，更小、更便宜、更持久的電池可以開發(fā)出可以應(yīng)用到偏遠(yuǎn)或難以到達(dá)的地區(qū)，如太空、深海、荒野地區(qū)或軍事區(qū)域。改進(jìn)的電池技術(shù)使替代能源系統(tǒng)能夠在最佳條件下獲取大量能量，并將其存儲(chǔ)在電池儲(chǔ)能系統(tǒng)(稱為ESS或BESS)中。廉價(jià)電池應(yīng)用在消費(fèi)性和醫(yī)療應(yīng)用中，可以具備更多不同的功能。隨著電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車和電動(dòng)汽車的普及，為電動(dòng)火車、船舶和飛機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。汽車和交通運(yùn)輸?shù)膽?yīng)用正在進(jìn)入一個(gè)變革性的時(shí)期。
Weidmüller USA公司提供全套的儲(chǔ)能產(chǎn)品
Pietrowski說：“為了追求全球凈零碳足跡，風(fēng)能和光伏等新能源應(yīng)用正在急劇增長(zhǎng)。這些應(yīng)用需要儲(chǔ)能系統(tǒng)，滿足電網(wǎng)要求。儲(chǔ)能系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)在場(chǎng)地上要求不高。當(dāng)然，它們需要進(jìn)行一些調(diào)整，滿足來自使用區(qū)域法規(guī)或要求(例如，公用事業(yè)網(wǎng)絡(luò)與家庭光伏網(wǎng)絡(luò)對(duì)ess設(shè)計(jì)的不同要求)�！�
全球不同國(guó)家的能源組合可能存在很大差異，Weidmüller正在為多個(gè)國(guó)家設(shè)計(jì)產(chǎn)品，體現(xiàn)了該公司的全球影響力。Weidmüller為全球的ESS客戶提供服務(wù)，所有產(chǎn)品都通過UL或ISO等典型認(rèn)證(或可以根據(jù)客戶要求進(jìn)行專門認(rèn)證)。Weidmüller為全球各地的各種ESS建設(shè)者提供服務(wù)。他們是BESS系統(tǒng)的十大供應(yīng)商之一。因此，隨著他們的項(xiàng)目在全球得到實(shí)施，Weidmüller被視為具有高度相關(guān)技術(shù)和全球規(guī)模的關(guān)鍵行業(yè)合作伙伴。
連接器供應(yīng)商正在通過一系列互連設(shè)計(jì)支持這一演變，促進(jìn)電池的性能和安全。Weidmüller一直專注于應(yīng)用中的電池連接器以及電池儲(chǔ)能架構(gòu)。Pietrowski說：“新的互連技術(shù)正在提供更靈活和可靠的系統(tǒng)架構(gòu)，以及更高水平的安全性。通過Weidmüller的電池連接器的新設(shè)計(jì)，我們可以提供IP67保護(hù)與先進(jìn)的處理和編碼系統(tǒng)，消除連接錯(cuò)誤。提供最高的可靠性和保護(hù)，以及最大的安全性。Weidmüller的新電池連接器設(shè)計(jì)了固有的觸摸安全性，使操作盡可能安全�！�
雖然電池技術(shù)的巨大進(jìn)步使設(shè)計(jì)有了更多的可能，但在一些領(lǐng)域，完全實(shí)現(xiàn)這些技術(shù)仍然存在阻力。Pietrowski說：“今天，ESS，尤其是在BESS，需要與政府和公用事業(yè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行更多的合作，充分發(fā)揮其對(duì)公用事業(yè)網(wǎng)絡(luò)的潛力，從而建立大規(guī)模的儲(chǔ)能。在某些情況下，我們已經(jīng)看到，獲得建設(shè)ESS站點(diǎn)的批準(zhǔn)可能需要長(zhǎng)達(dá)8年的時(shí)間。對(duì)于今天的BESS，短時(shí)間的ESS已經(jīng)成為可能。即將到來的挑戰(zhàn)是找到適合長(zhǎng)期儲(chǔ)能的方法。” |
