T E L K O M NIKA   T elec o mm un ica t io n,  Co m pu t ing ,   E lect ro nics   a nd   Co ntr o l   Vo l.   18 ,   No .   4 A u g u s t   2020 ,   p p .   2 118 ~ 2 1 2 4   I SS N:  1 6 9 3 - 6 9 3 0 ,   ac cr ed ited   First Gr ad b y   Ke m e n r is te k d i k ti,  Dec r ee   No : 2 1 /E/KPT /2 0 1 8   DOI : 1 0 . 1 2 9 2 8 / T E L KOM NI KA . v 1 8 i4 . 1 4 0 3 9     2118       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //jo u r n a l.u a d . a c. id /in d ex . p h p /TELK OM N I K A   Co m pa ra tive  a na ly sis  of elec troc he m ica energy  stor a g technolo g ies for s m a rt  grid       Su re nd er   Re dd y   Sa l k uti     De p a r t m e n o f   Ra il ro a d   a n d   El e c t rica En g in e e rin g ,   W o o so n g   Un iv e rsit y Re p u b li c   o f   Ko re a       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Sep   4 2019   R ev i s ed   Ma r   2 8 ,   2 0 2 0   A cc ep ted   A p r   7 ,   2 0 2 0       T h is  p a p e p re se n ts  a   c o m p a ra ti v e   a n a l y sis  o f   d iff e re n f o r m o e lec tro c h e m i c a e n e rg y   sto ra g e   t e c h n o l o g ies   f o u se   in   th e   s m a rt   g rid .   T h is  p a p e a d d re ss e v a rio u e n e rg y   sto ra g e   tec h n iq u e t h a a re   u se d   i n     th e   re n e w a b le  e n e rg y   so u rc e c o n n e c ted   to   th e   sm a rt  g rid .   En e rg y   sto ra g e   tec h n o l o g ies   w il m o st  li k e ly   i m p ro v e   t h e   p e n e tratio n o f   re n e w a b le  e n e rg y     o n   th e   e lec tri c it y   n e tw o rk .   Co n s e q u e n tl y ,   e n e rg y   sto ra g e   s y ste m c o u l d   b e     th e   k e y   to   f in a ll y   re p lac in g   th e   n e e d   f o f o ss il   f u e w it h   re n e w a b le  e n e rg y .     It  is h a rd   to   e v a lu a te  th e   d if f e re n ty p e o f   e n e rg y   sto ra g e   tec h n iq u e b e tw e e n   th e m se l v e d u e   to   t h e   f a c th a e a c h   tec h n o lo g y   c o u ld   b e   u se d   in   a   d if f e r e n t   w a y   a n d   a re   m o re   li k e   c o m p li m e n ts.  S u b se q u e n tl y ,   f o th e   p u r p o se o f   th is  p a p e r,   it   is  se e n   th a t   th e   u se   o f   e n e rg y   sto ra g e   tec h n o lo g ies   w i ll   in c re a se     th e   su p p ly ,   a n d   b a lan c e s o u th e   d e m a n d   f o e n e rg y .     K ey w o r d s :   B atter y   s t o r ag e   E n er g y   s to r ag e   R en e w ab le  e n er g y   r eso u r ce s   S m ar g r id     T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Su r en d er   R ed d y   Sa lk u ti ,     Dep ar t m en t o f   R ailr o ad   an d   E lectr ical  E n g in ee r i n g ,   W o o s o n g   Un i v er s it y ,   17 - 2 ,   J ay an g - d o n g ,   Do n g - g u ,   Dae j eo n - 3 4 6 0 6 ,   R ep u b lic  o f   Ko r ea .   E m ail:  s u r e n d er @ w s u . ac . k r       1.   I NT RO D UCT I O N     T h e   p o p u l a ti o n   o f   th e   w o r l d   is   g r o w in g   r a p i d ly   an d   w e   n e e d   to   u t il i z e   a l l   o u r   r es o u r c es   p r o p er ly   w ith o u w as tin g   th em .   E n e r g y   s t o r ag e   d e v i c es   m ak e   s u r th a en e r g y   i s   u s e d   ef f i ci en t ly   an d   th e   r em a i n in g   e n e r g y   i s   u s e d   i s   s t o r e d   f o r   a   l a t e r   u s e .   T h e   p o w e r   g r i d s   th a t   w e   h av e   t o d ay   a r e   l o c a l   g r i d s   th a t   g r e w   an d   w e r e   in t e r c o n n e c te d   o v e r   t im e.   C en t r a l   g en e r a ti o n   p o w e r   s t at i o n s   s t a r t e d   d e l iv e r in g   p o w e r   t o   h u g e   a r e as   b y   h ig h   ca p a c i ty   p o w e r   li n e s .   T h e s e   l in es   t h e n   b r an ch   o f f   a n d   s u p p ly   p o w er   t o   s m a l l e r   u s e r s .   S i n ce   e l e c t r ic i ty   w as   s u p p l i e d ,   e l e c t r i c   c o m p a n i es  h av e   t o   s e n d   o u t   w o r k e r s   t o   c o l le c t   d a t a   u s e d   t o   p r o v i d e   e l e ct r i ci ty .   R e ce n t ly ,   th is   h a s   b e en   r e p la c e d   b y   c o m p u t e r s .   E n e r g y   s t o r ag e   is   th e   w ay   en e r g y   i s   b e in g   c o n s e r v e d   in   a   p a r ti c u l a r   f o r m   an d   th en   r e l e as e d   w h e n   n e e d e d   in   th s am e   f o r m   o r   c o n v e r t e d   t o   a   d i f f e r en t   f o r m   [ 1 ] .   T h e   t e r m   s m a r t   g r i d   ( S G )   b a s i c a lly   m e an s   c o m p u t e r i z in g   a n   e l e c t r ic   g r i d .   T h e   S G   is   v e r y   r e l i a b l e   b e ca u s e   it   u s es   t e ch n o lo g i es   th a t   im p r o v es   th e   f au lt   d e t e c t i o n   an d   a l l o w     s e lf - h e a lin g   o f   th e   n etw o r k   [ 2 ] .   T h i s   m ak e s   th e   s u p p ly   o f   e l e ctr i c i ty   m o r e   r e l ia b l e .   SG s   a r e   m o r e   f l ex i b l e   a s   th ey   c a n   h an d l e   d if f e r e n t   e n e r g y   s o u r c es   a n d   s o m e   o f   th e   is s u es   t h at   c o m e   w i th   th em .   S G   h as   a n ti c i p at e d   t h im p r o v em en o f   ef f i ci en cy   o f   en e r g y   in f r as t r u c tu r m o s tly   in   th e   d em an d - s i d e   m an a g em en t ,   a n d   i t   l e a d s   t o   l o w e r   p o w e r   p r i c es .   SG   m a k e s   th e   r el a t i o n s h i p   b e tw e en   s u p p li e r s   an d   c u s t o m e r s   m o r e   f l ex i b l e   [ 2 ] .   T h e   m a jo r   p o i n t   is   t h at   s t o r ag e   t e ch n i q u es   a r th b a s is   o f   th e   f u tu r o f   S G .   W i th o u t   a d e q u a t s t o r a g e   t e ch n i q u e s ,   th e r w il l   b e   n o   w ay   t o   r e li a b ly   m e e t   th e   en e r g y   d em an d s   o f   t h e   f u t u r e .   T h e   c u r r en t   e le c t r o ch em i ca l   en e r g y   s t o r a g e   t e ch n i q u es  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l       C o mp a r a tive  a n a lysi s   o f e lectro ch emic a l e n erg s to r a g tec h n o lo g ies …   ( S u r en d er R ed d S a lku ti )   2119   t h at   w i l l   b e   ex p l o r e d   i n   th is   p a p e r   i n c lu d e   L i th iu m - i o n   b a s ed   b a t t e r i e s ,   s o d iu m - b as e d   b a t te r i e s ,   f l o w   b a t t e r i e s n i ck el - b a s e d   b a tt e r i es ,   l ea d   a c id   b a t t e r i es   an d   m e t a l   a i r   b a t te r ie s .   R en e w ab le  e n er g y   i s   en er g y   th at  ca n   b co n v er ted   f r o m   n atu r al  r eso u r ce s .   T h ese  r es o u r ce s   ca n     b r en e w ed   b ec au s th e y   ar ab u n d an i n   n at u r e.   So m ex a m p les  o f   r en e w ab le  en er g y   r e s o u r ce s   ( R E R s )   ar e   w i n d ,   s o lar ,   h y d r o elec tr icit y ,   b io m a s s   ( w a s te) ,   an d   g eo t h er m al,   etc.   T h ese  r eso u r ce s   ca n   b co n v er ted   in to   elec tr icit y   to   r ed u ce   en er g y   s h o r tag e.   R en e w ab le  en er g y   h as  i ts   ad v an ta g e s   an d   d is ad v a n tag es.  Ma j o r   ad v an tag e   o f   r en e w ab le  e n er g y   is   t h at   it   ca n   n e v er   b e   d ep leted .   T h d if f er e n f ac ili ties   r eq u ir v er y   lit tle  m ai n ten a n ce   r ed u cin g   th co s o f   p r o d u ctio n .   I is   also   en v ir o n m e n tall y   f r ien d lier   b ec au s t h e y   d o   n o e m it  p o llu ta n ts   o r   cr ea te  w aste t h at  d estro y s   th air   an d   o u r   ec o s y s te m .   On   t h o th er   h an d ,   th d r a w b ac k   is   t h a m o u n t o f   en er g y   p r o d u ce d   is   n o as  h u g a s   t h a o f   f o s s il  f u e l.  I d ep en d s   g r ea tl y   o n   n at u r to   p r o d u ce   p o w e r   an d   is   n o al w a y s   r eliab le.   I is   also   ex p en s i v t o   cr ea te  an d   in s tall  b ec au s it  is   n e w   tec h n o lo g y ,   b u w i th   ti m t h p r ice  w il r ed u ce   as  m o r p eo p le  s w itc h   to   r en e w ab le  en er g y .   A   g r ea w a y   to   s u s tai n   th i s   r en e w ab l en er g y   i s   t h r o u g h     th en er g y   s to r ag d ev ice s   [ 3 ] .   E lectr icit y   t h at  is   p r o d u ce d   is   f ix ed   o v er   s h o r p er io d s   o f   ti m e .   T h am o u n o f   p o w er   d e m a n d ed   v ar ies  at  d if f er en t i m e s   o f   th d a y   a n d   p o w er   g r id s   co n tr o ller s   h a v to   r esp o n d   to   th e s c h an g e s .   T h g ap   b et w ee n   p o w er   th at   is   d e m a n d ed   an d   p o w er   b ein g   s u p p lied   v ar ies   i n   s ize s .   T h is   g ap   d ep en d s   o n   th s p ee d   at  w h ic h     th p ea k - m atch in g   g en er ati n g   eq u ip m e n is   r a m p ed   u p   an d   th s p ee d   at  w h ic h   t h d e m a n d   is   ex p ec ted   to   r is e.   P ea k   s h a v in g   i s   u s ed   to   h elp   th is   p r o b lem   [ 4 ] .   T o   h av m o r f lex ib ilit y   w h ile  m an a g i n g   p o w er   g r id s ,   o p er ato r s   u s p ea k   s h av in g   th at  u s e s   p o w er   eq u ip m e n w ith   f ast  r esp o n s es  to   m atc h   s m all  i n c r ea s es  in   d e m a n d .     Fas t - r esp o n d in g   p o w er   s y s te m s   m ak e   th e   g ap   b et w ee n   p o w e r   d e m an d ed   a n d   p o w er   s u p p li ed   s m al ler .   Sto r ag e   d ev ices  s av th e n er g y   th at   is   n o u s ed   an d   s to r es  it  f o r   later   u s e.   T h e y   m a k t h i s   elec tr icit y   av ailab le  w h e n ev e r   it  is   n ee d ed .   E lectr ic  en er g y   s to r ag g at h er s   e x ce s s   elec tr icit y   p r o d u ce d   at  o f f - p ea k   h o u r s   a n d   r elea s es  t h s to r ed   en er g y   a p ea k   h o u r s .   T h ese  s to r ag s y s te m   p r o v id es  g r id   f r eq u en c y   r e g u latio n ,   v o ltag s u p p o r t,  an d   o p er atin g   r eser v es.  T h is   en h a n ce s   t h g r id   s tab ilit y   a n d   r eliab ilit y   [ 5 ] .   W ith   th in cr ea s in g   i m p o r tan c o f   en er g y   s to r ag i n   p o w er   s y s te m   o p er atio n s ,   s ig n i f ica n ef f o r ts   h av e   b ee n   s p en o n   i m p r o v i n g   t h tech n ica p er f o r m an ce   o f   en er g y   s to r ag tech n o lo g ie s .   T h is s u o f   en er g y   s to r ag e   ar is es  w it h   th n ee d   to   m atc h   th d e m a n d   an d   s u p p l y   o f   en e r g y   to   in d iv id u al s .   W ith   th a d v en o f   elec tr icit y   b r o u g h ab o u m o r co n ce r n   f o r   th n ee d   o f   en er g y   s to r ag d u to   its   p r io r   n atu r o f   b ein g   u s ed   u p   w h e n   g en er ated   o r   co n v er ted   to   a n o th er   f o r m   o r   en er g y .   Ho w ev er ,   n e w   tr e n d s   o n   en er g y   s h o w s   wa y s   th e s g en er ated   en er g y   co u ld   b s to r ed   an d   h ar n ess ed .   I n   th ar ea   o f   r en e w a b le  en er g y ,   it s   n ec es s ar y   f o r   en er g y   to   b s to r ed   an d   co m b in ed   to   h elp   th d e m a n d   o n   g r ee n   e n er g y   [ 6 ] .   Mo r w o r k   h as  is   b ei n g   d o n to   in cr e ase  th as s i m ilatio n   o f   v ar io u s   e n er g y   s to r a g m et h o d s   in to   th s m ar g r id s   w h i ch   ar co n n ec ted   to   R E R s .   T h is   is   lar g el y   d u to     th in ter m itte n c y   t h at  ar is es w i th   th e s r eso u r ce s .   E n er g y   s to r ag in   th e s s y s te m s   w ill h elp   to   p r o v id b u f f er   f o r   p er io d s   o f   i m b alan ce   w it h   p o w er   d e m an d ed   an d   s u p p lied   [ 7 8 ] .   I m p r o v ed   s to r ag f ac il ities   w ill  al s o   h elp   th R E R s   to   ad d r ess   tr a n s m i s s io n   is s u es  th at  r e s u l f r o m   g eo g r ap h ical  c h alle n g es  a n d   ea s in g   a v ailab ilit y     f o r   co n s u m er s .   I n   t h ese  g r id s ,   g e n er all y ,   s u p er   ca p ac ito r s   a r u s ed   f o r   s h o r t - ter m   s t o r ag e w h ic h   r u n s     is   co n s id er ed   to   b ab o u t a   f ew   m icr o s ec o n d s ,   w h ile  b atter i es a r u s ed   f o r   lo n g er - ter m   s to r ag e.       2.   CL AS SI F I CAT I O O F   E N E R G S T O RA G E   T E CH N O L O G I E   A   b atter y   i s   a n   elec tr o ch e m i ca d ev ice  t h at  s to r es  elec tr i ca ch ar g e s   t h r o u g h   ch e m ical   r ea ctio n s .     T h er ar v ar io u s   ty p e s   o f   b atter ies  in v e n ted   w h ic h   ar co m m o n l y   u s ed   ar o u n d   th w o r ld   to d ay .   Ho w e v er ,     t w o   m a in   ca te g o r ies  ar p r i m ar y   ( d is p o s ab le)   an d   s ec o n d ar y   ( r ec h ar g ea b le)   b atter ies.  A   p r i m ar y   b atter y /   n o n - r ec h ar g ea b le  b atter y   ca n   co n v er ch e m ical  r ea ctio n s   in to   elec tr icit y   o n l y   o n ce   [ 9 ] .   Fig u r 1   d ep icts     th s c h e m atic  d iag r a m   o f   p r i m ar y   b atter y .   On   t h o th er   h an d ,   w h en   lo o k in g   at  s ec o n d ar y /r ec h ar g ea b le  b atter y   ce ll,  w s ee   th at  th i s   ce ll  h a s   elec tr o d es  th at  ca n   b r eu s ed   b y   p as s i n g   elec tr ici t y   b ac k   t h r o u g h   it.  T h is   t y p o f   b atter y   c an   b r eu s ed   m a n y   ti m e s   b y   r ec h ar g i n g ,   it i s   t h r ec h ar g ea b le  ce ll [ 1 0 ] .   Fi g u r 2   d ep icts   th s ch e m at ic  d iag r a m   o f   s ec o n d ar y   ce ll.   T y p icall y ,   s et  o f   4   al k ali n b atter ies  co s ts   ar o u n d   2 . 7 4 $   w it h   ca p ac it y   o f   0 . 0 1 7 1   k W h ,   th is   co r r esp o n d s   to   co s o f   1 6 0 . 2 3   $ /k W h .   B atter ie s   ar ab o u 2 6 7 , 0 0 0 m o r ex p en s i v p er   k W h   th an   h o u s eh o ld   elec tr icity .   W h e n   u s i n g   b atter ies  o n   s m ar t   g r id   w s ee   th at  th en er g y   s to r ag ap p licatio n s   u s r ec h ar g ea b l b atter ies  f o r   lo a d   lev eli n g .   T h e y   d o   th is   s o   th at  th e y   m a y   s to r elec tr ic  en er g y   f o r   u s d u r in g   p ea k   lo ad   p er io d s .   A l s o ,   th is   h ap p en s   f o r   en er g y   s o u r ce s   s u c h   as  s t o r in g   s o lar   e n er g y   d u r i n g   d a y   ti m p er io d s   [ 1 1 ] .   B r o a d ly ,   th en er g y   s to r ag e   tech n o lo g ies  h a v b ee n   cla s s if ied   i n to   m ec h a n ical,   elec tr i ca l,  elec tr o ch e m ical   an d   t h er m al  e n er g y   s to r ag e   tech n o lo g ies.  Fi g u r 3   d e p icts   th class if icatio n   o f   v ar io u s   en er g y   s to r ag tech n o lo g ies,   an d   th eir   tech n ical   f ea t u r es a r p r esen ted   in   T ab le  1   [ 1 2 - 1 4 ] .   B atter ies  ar m ad u p   o f   s e v er al  s er ies  co n n ec ted   ce lls   co n n ec ted   b y   an   elec tr o l y te   f o r   ea s y   elec tr o n   tr an s f er   an d   elec tr o d es  ( ca th o d an d   an o d e) .   As  w e   g o   d e ep er   in   t h t y p e s   o f   b atter ies ,   w s h all  s ee   t h at    th n a m es  b atter ies  ar d ir ec tly   r elate d   to   its   co m p o s itio n   [ 1 5 ] .   T h ch ar g in g   an d   d is ch ar g in g   o f   b atter y   is   a   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l Vo l.  18 ,   No .   4 A u g u s t 2 0 2 0 :    2 1 1 8     2 1 2 4   2120   R ed o x   ( r ed u ctio n - o x id atio n )   p r o ce s s .   Du r i n g   d is c h ar g e,   elec tr o n s   ar tr a n s f er r ed   f r o m   th e   b atter y   to   t h lo ad   th r o u g h   th p r o ce s s   o f   o x i d atio n .   W h en   ch ar g i n g ,   elec tr o n s   ar tr an s f er r ed   to   th b atter y   w h e n   v o ltag i s   ap p lied   to   its   ter m i n als.  T h is   i s   r ef er r ed   to   as a   r ed u ctio n   p r o ce s s   [ 1 6 ] .   N ew   t e ch n o l o g i c a lly   a d v an c e d   b a t t e r i e s   a r e   b e in g   f a b r ic a t e d ,   d e s ig n e d ,   a n d   b u il t   a s   th e   t r en d   o f   u s in g   m o t o r   v eh ic l es   is   i n c r e a s in g .   I t   h a s   a   s e r i o u s   en v i r o n m en t   im p a c w h i ch   is   l ea d in g   t o   th e   a i r   p o l lu ti o n   in   la r g e   c i t i es   an d   d en s e ly   p o p u l a te d   a r e a s .   B a tt e r i es   a r c an   b e   f o u n d   i n   m an y   d if f e r en t   f o r m s   w h i ch   i n cl u d l ith iu m - i o n ,   s o d i u m - s u lf u r ,   f l o w ,   le a d   a c i d ,   e t c .   B e c au s e   o f   th ei r   h i g h   c o s t   a n d / o r   s h o r t   l if et im e ,   th ey   a r e   u s e d   in   a   l im it e d   n u m b e r   o f   a p p li c a ti o n s .   F o r   s to r a g e   t e ch n i q u e s   t o   b im p lem e n t e d   th e r n e e d s   t o   b m o n e ta r y   in c en t iv es   m a d e   a v a il a b l e   t h a t   w il l   a l l o w   th e s s t o r ag e   t ec h n i q u es   t o   b ec o m a   r e a l ity .   M o s r e s i d e n t i a cu s t o m e r s   d o   n o t   h av   t h e   m o n ey   t o   p u t   o u t   t o   p u r ch a s e   t h es e   s t o r ag e   t ec h n i q u es .   A n d   c o m m e r c i al   c u s t o m e r s   d o   n o t   w an t   t o   t o t a l ly   f r o n t h es e   c o s ts   e i th e r .   T h e r e   n e e d   t o   b e   a   s p e c if i c   c o s t   s h a r in g   p l a n   an d   p r i c in g   p o l icy   e s ta b l i s h e d   b e t w e en   th g o v e r n m en t ,   c o m m e r c i al   cu s t o m e r s ,   r e s i d e n t i al   cu s t o m e r s ,   an d   u t il i ty   r eg u l at o r s .             Fig u r 1 .   Sch e m atic  d iag r a m   o f   p r i m ar y   b atter y     Fig u r 2 Sch e m atic  d iag r a m   o f   s ec o n d ar y   ce ll       E n e r g y   S t o r a g e   T e c h n o l o g i e s M e c h a n i c a l   E n e r g y   S t o r a g e E l e c t r i c a l   E n e r g y   S t o r a g e E l e c t r o c h e m i c a l   E n e r g y   S t o r a g e T h e r m a l   E n e r g y   S t o r a g e P u m p e d   H y d r o e l e c t r i c   S t o r a g e C o m p r e s s e d   A i r   E n e r g y   S t o r a g e F l y w h e e l s M o l t e n   S a l t C a p a c i t o r S u p e r c a p a c i t o r S u p e r c o n d u c t i n g   M a g n e t i c   E n e r g y   S t o r a g e R e c h a r g e a b l e   B a t t e r y F l o w   B a t t e r y     Fig u r 3 C lass if ica tio n   o f   e n e r g y   s to r ag tech n o lo g ie s       T ab le  1 .   T ec h n ical  f ea t u r es o f   v ar io u s   e n er g y   s to r ag tec h n o l o g ies     P u mp e d   H y d r o e l e c t r i c   S t o r a g e   C o mp r e sse d   A i r   En e r g y   S t o r a g e   ( C A ES)   F l y w h e e l s     R e c h a r g e a b l e   B a t t e r y   F l o w   B a t t e r y   M o l t e n   sal t   P o w e r   r a t i n g   ( M W )   ( 1 0 0 - 1 , 0 0 0 )   ( 1 0 - 1 , 0 0 0 )   ( 0 . 0 0 1 - 1)   ( 0 . 1 - 4 0 )   ( 0 . 1 - 1 0 0 )   (1 - 1 5 0 )   En e r g y   d e n si t y   ( W h / l )   _   (2 - 6)   ( 2 0 - 80)   ( 1 5 0 - 4 0 0 )   ( 2 0 - 70)   ( 7 0 - 2 1 0 )   P o w e r   d e n si t y   ( W / l )   ( 0 . 1 - 0 . 2 )   ( 0 . 2 - 0 . 6 )   5 , 0 0 0   ( 1 2 0 - 1 0 , 0 0 0 )   ( 0 . 5 - 2)   _   S t o r a g e   d u r a t i o n   ( h o u r s)   (4 - 1 2 )   (2 - 3 0 )   ( se c o n d s - h o u r )   ( 1 mi n - 8 h o u r )   (1 - 1 0 )   h o u r s   Ef f i c i e n c y   ( %)   ( 7 0 - 85)   ( 4 0 - 75)   ( 7 0 - 95)   ( 7 0 - 98)   ( 6 0 - 85)   ( 8 0 - 90)   S e l f - d i sc h a r g e   0   0   ( 1 . 3 - 1 0 0 )   %   0 . 0 5 - 2 0 %   0 . 2 %   h e a t   l o ss   R e sp o n se   t i me   ( se c o n d s - mi n u t e s)   ( se c o n d s - mi n u t e s)   < se c o n d s   < se c o n d s   < se c o n d s   mi n u t e s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l       C o mp a r a tive  a n a lysi s   o f e lectro ch emic a l e n erg s to r a g tec h n o lo g ies …   ( S u r en d er R ed d S a lku ti )   2121   3.   CO M P ARATI VE   ANA L YS I S O F   E L E C T RO CH E M I C AL   E N E R G S T O RA G E     Sev er al  t y p e s   o f   r ec h ar g ea b le  b atter ies  th at  ar co n s id er ed   in   th is   p ap er   ar lith i u m - io n   b ase d   b atter ies,  s o d iu m - b ased   b atter ies,  f lo w   b atter ies,  n ick el - b ased   b atter ies ,   lead   ac id   b atter y   an d   m etal  a i r   b atter ies.  Fu r th er   r esear ch   n ee d s   to   b d o n o n   s to r ag tec h n iq u e s   to   co n ti n u to   in cr ea s th b e n ef its   w h ile  r ed u ci n g     th ass o ciate d   co s ts .   T h er n ee d s   to   b ef f ec tiv co o p er atio n   b et w ee n   g o v er n m e n ag e n ci es,  u tili t y   co m p a n ie s   an d   r eg u lato r s ,   an d   co n s u m er s   th at   allo w s   f o r   b o th   p o liti ca an d   co s h u r d les  to   b o v er c o m e.   Nev er t h eles s ,   s to r ag tech n iq u e s   s h o w   g r ea p o ten tial  to   h elp   th R E R s   an d   th s m ar g r id   to   m ee th w o r l d s   g r o w in g   en er g y   d em a n d .   T h co m p ar ati v an a l y s i s   o f   elec tr o ch e m ical  e n er g y   s t o r ag i s   p r esen ted   n e x t:     3 . 1 .     L it hiu m - io n ( L i - io n)  ba s ed  ba t t er ies   Li - i o n   b a t te r i es   a r e   q u i t e   in ex p en s iv e ,   h av e   h ig h   e n e r g y   a n d   p o w e r   d en s i t i es   an d   h ig h ly   ef f i c i en t .   Sim i l ar   t o   o t h e r   b at t e r ie s ,   i t   is   c o m p o s e d   o f   an   el e c t r o d e   ( n eg at i v e   an d   p o s it iv e   c o n t a ct s )   an d   an   e l ec t r o ly t e.     T h e   c o m p o s i ti o n   o f   th e s b a t t e r i e s   i n c lu d e :   n eg at iv e   el e c t r o d e   h as   c a r b o n ,   p o s it iv e   el e c t r o d e   h a s   m e ta l   o x i d e ,   a n d   e l e c t r o ly t e   h as   li th iu m   s a l t .   F ig u r e   4   d e p i c ts   th e   s ch em a t ic   d i ag r am   o f   L i - i o n   b a t t e r y .   T h es e   b a t t e r i es   h av e   h ig h   e n e r g y   an d   p o w e r   d en s i t ie s ,   h ig h   ef f i ci en cy ,   l o w   s el f - d i s ch a r g e ,   g o o d   c h a r g e - d i s ch a r g c h a r ac t e r is t ic s ,   n o   m em o r y   e f f e c t   a s   c o m p a r e d   t o   n i ck e l - b as e d   b a t t e r i es .   T h e   c a p a c ity   p a r am et e r s   a r e:  s p e c if i c   p o w e r   i s     ( 2 5 0 - 340)   W / k g ,   s p e c if i c   en er g y   is   ( 1 0 0 - 250)   W h /Kg ,   en er g y   d en s i ty   i s   ( 2 5 0 - 620)   W h /l ,   ch a r g e / d is ch a r g e f f i ci en cy   is   ( 8 0 - 90)   % ,   s e lf - d i s c h a r g e   r at e   is   ( 8 - 31)   % /m o n th   an d   n o m in a l   c el l   v o lt ag e   is   ( 3 . 6 - 3 . 7 )   V .   A p p li c a ti o n s   o f   u t i li ty   a p p l i c at i o n s ,   au t o m o b i l e   an d   c o n s u m er   e l e c t r o n i cs .   C o s t   o f   th i s   b a tt e r y   i s   0 . 4 7 $ / W h .   L i - i o n   b a tt e r i es   d o   n o t   p o s e   a   h u g e   en v i r o n m en t a l   im p a c t .   H o w ev e r ,   th e s e   b a t t e r i es   t en d   t o   e x p l o d e   w h en   ex p o s e d   t o   h i g h   t em p e r a tu r e s   o r   s h o r t   c i r cu it ed .   T h e   m a jo r   d i s a d v an t ag es   o f   L i - i o n   b a t t e r i e s   a r e   ex p en s iv e ,   r e q u i r e s   p o w e r   e l e c t r o n i cs ,   s en s i t iv e   t o   h ig h   t em p e r a tu r es .   I f   o v e r ch a r g e d ,   p o s i t iv e   el e c t r o d e   d ec o m p o s e s ,   s e p a r a t o r   g e t s   d am ag ed   a n d   e l e ct r o ly t e   li b e r a t es   g as es .   T h e r e   h av en t   b e en   a n y   r e c en t   b r e ak   th r o u g h   w ith   th is   t e ch n o l o g y   a p a r t   f r o m   r e s e a r ch   t o   im p r o v e   th e   p o w e r   d e n s i ty ,   c o s t s ,   r ec h a r g e   cy c l es ,   a n d   s af e ty .   T h e r e   a r e   v a r i o u s   ty p es   o f   l i th iu m - b a s e d   b a t t e r i es   a r e   av a ila b l e   i n   t h e   m a r k et   s u ch   a s   l i th iu m   i r o n   p h o s p h a t e ,   l i th iu m   n ic k e l   o x i d e ,   l i th iu m   m an g an es e   o x i d e ,   l i th iu m   n i ck el   c o b a l t   al u m in u m   o x i d e ,   e t c.     T h e   a n o d e   m a t e r ia l   o f   th e s e   b a t t e r i es   c o n s is ts   o f   g r a p h it e   an d   c a t h o d e   c o n s is t s   o f   o x i d e   v a r i an ts   o f   l i th iu m   m et al  am al g am s .   N o w a d ay s ,   l i th i u m - i o n   b a t t e r ie s   a r e   u s e d   in   e l e c tr i c   v eh i cl e s   ( E Vs )   a s   th ey   h av e   l i g h t   w eig h t   a n d   r e l a t iv ely   h ig h   en e r g y   d e n s ity .   L i - i o n   b a t t e r i e s   a r e   al s o   u s e d   in   s m a r t   p h o n e s ,   l a p t o p s ,   U PS ,   a e r o s p a c e   an d   m il i t a r y   a p p l i c a t i o n s   [ 1 7 ] .           Fig u r 4 Sch e m atic  v ie w   o f   L i - I o n   b atter y       3 . 1 . 1 .     L it hiu m - s u lf ur  ( L i - S)  ba t t er y   T h elec tr o ch e m ical  r ea ctio n s   o f   L i - b atter y   ar d i f f er en f r o m   th a o f   L i - io n   b atter ies.  L i - b atter ies   ar v er y   lig h w ei g h d u to   lig h ato m ic  w ei g h ts   o f   lit h iu m   a n d   m o d er ate  w e ig h o f   s u lf u r .   C u r r en tl y ,   b est   d ev elo p ed   L i - b atter ies  h av e   s p ec if ic  en er g ies  o f   ab o u 5 0 0 W h /k g   w it h   an   av er ag v o lta g o f   2 . 1 5   V   w it h   a   th eo r etica s p e ci f ic  d e n s it y   o f   2 8 0 0   W h /l.  Du to   it s   li g h t - w ei g h ted   n at u r e,   L i - b atter ies   ca n   b m o s e f f icie n tl y   u s ed   in   elec tr ic  v eh icle  ( E V)   b atter ies.  A ls o ,   d u to   th eir   h ig h   s p ec i f ic  ca p ac it y ,   t h e y   ca n   also   b u s ed     f o r   g r id - b ased   s to r ag [ 1 8 ] .     3 . 1 . 2 .     L it hiu m   ir o n pho s ph a t ( L F P )   ba t t er y   L ith iu m   i r o n   p h o s p h at e   b a t te r ie s   a r e   r e ch a r g e a b l e   b at t e r ie s   w h e r e   th e   r e a c ti o n s   a r e   r ev e r s i b l e .   T h e s b a t t e r i es   a r e   s af es t   o f   al l   o th er   L i - i o n   b a t t e r i e s .   T h es e   b at t er i e s   s h o w   ex c el l en t   l if e   cy cl e   o f   2 0 0 0   cy c l es .   A s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l Vo l.  18 ,   No .   4 A u g u s t 2 0 2 0 :    2 1 1 8     2 1 2 4   2122   c o m p a r e d   t o   o t h e r   b a t t e r i es ,   th ey   g e t   ch a r g e d   q u ic k ly   w i th   l ess   t im e .   Du e   t o   n o   t h e r m a l   r u n aw ay ,   th es e   b a tt e r i es  a r e   s af e ,   n o   d am ag e   i s   c au s ed   d u r i n g   ex c es s iv e   d is ch a r g e   e v en   a t   z e r o ,   a n d   th ey   p r o d u ce   n o   w a s te   a n d   a r e   e n v i r o n m en t al ly   f r i en d l i e r .     3 . 1 . 3 .     L it hiu m - a ir  ba t t er y   L it h i u m - air   b atter y   h a s   h i g h es t p o s s ib le  s p ec if ic  e n er g y .   L i - air   b atter ies h av th p o ten tial   to   ac h iev e   3620   W h /k g   ( w h en   d is c h ar g ed   to   L i 2 O 2   at  3 . 1 V)   o r   5 2 0 0   W h / k g   ( w h en   d is c h ar g ed   to   L i 2 a 3 . 1   V) ,   d u to   th h ig h   e n er g y   d e n s it y   o f   lit h i u m   m etal  ( 3 4 5 8   W h /k g ) .   I f   t h o x y g e n   s u p p lied   is   n o i n clu d e d   in   t h ca lc u latio n ,   Li - air   ce lls   o f f er   an   e n er g y   d e n s it y   o f   1 1 , 0 0 0   W h /k g ,   w h ich   is   ap p r o x i m atel y   eq u al  to   Gaso li n ( 1 3 , 0 0 0 W h /k g ) .   T h er ef o r e,   L i - air   is   co m p etiti v w it h   liq u id   f u els.  E f f ic ien c y   o f   lit h iu m   air   b atter ies  is   cu r r en tl y   li m ited   b y   in co m p lete  d is c h ar g at  th ca th o d e.   T h ese  b atter ies  ar e   u s ed   in   p er s o n al  elec tr o n ics,  elec tr ic  v eh icles  an d   lar g e   s ca le  g r id   s to r ag [ 1 9 ] .     3 . 2 .     S o diu m   ba s e d ba t t er ies   So d iu m   ( Na)   h a s   h i g h   n e g ati v p o ten tial  a n d   h as   h ig h   s p e cif ic  ca p ac it y .   Na  s alts   ar a b u n d an i n   n atu r e,   th e y   ar ch ea p   an d   ev en   n o n to x ic.   T h ese  b atter ies  s tab l y   o p er ate  at   r o o m   te m p er a tu r e.   So d iu m - s u l f u r   b atter ies an d   s o d iu m   n ic k el  c h lo r id b atter ies ar f all  in to   th i s   ca teg o r y .     3 . 2 . 1 .   S o diu m - s ulfur  ( Na - S)  ba t t er y   T h ey   h a v h ig h   e f f icien c y   o f   ch ar g an d   d is c h ar g r at an d   n o   s el f - d is c h ar g e.   T h o p er atin g   te m p er atu r o f   th is   b atter y   is   u s u all y   k ep at  3 0 0 o C   to   m ai n tai n   th elec tr o l y te  i n   th liq u id   f o r m .   So d iu m - s u l f u r   ( Na - S)  b atter ies  h a v en er g y   d en s i t y   o f   ( 1 5 0 - 240)   W /k g ,   p o w er   d en s i t y   o f   ( 1 5 0 - 230)   W /k g   an d   th e y   h a v lo n g   c y cle  lif u p   to   ( 5 0 0 0 - 6 0 0 0 )   c y cles  [ 2 0 ] .   T h ese  b atter ies  a r e   u s ed   in   elec tr ic  v eh icles,  s tati o n ar y   ap p licatio n s ,   ae r o s p ac an d   f o r k lifts.     3. 2 . 2 .     So diu m   nic k el  ch lo rid ba t t er y   So d iu m   n ic k el  b atter ies  ar als o   k n o w n   a s   ze r o   e m i s s io n   b atte r ies  r esear ch   ac ti v it y   ( Z E B R A )   b atter ies.  Z E B R A   b atter ies  h a v h i g h   s p ec if ic  en er g y .   C o m p ar ed   to   Ni ck el  m etal  ca d m iu m   ( NiMH ) ,   th ese  b atter ies  h a v e   b etter   en er g y   d en s it y .   T h in te r n al  r esis ta n ce   o f   Z E B R A   b atter y   i s   v er y   lo w   at  h i g h   lev el s   o f   ch ar g e,   t h e y   ar e   ex p en s iv e,   h a v h i g h er   s el f - d is ch ar g r ate  an d   t h ese   b atter ies  ca n   w it h s ta n d   o v er ch ar g e.   Z E B R A   b atter ie s   o p er ate  at  v er y   h i g h   te m p er atu r o f   ab o u t 3 5 0 o C   w h ich   i s   m aj o r   is s u a n d   ev en   w h e n   b at ter ies ar n o t in   u s e   th e y   n ee d   to   b k ep co n n ec te d   co n tin u o u s l y   to   t h m ai n   s u p p lies   to   k ee p   t h b atter y   h o t.  W h en   b atter ie s   g et s   co o led   co m p letel y ,   it  ta k es  ab o u 2 4   h o u r s   f o r   r eh ea ti n g   [ 2 1 ] .   Z E B R A   b atter ies   ar u s ed   in   E Vs  o r   h y b r id   E Vs   an d   th e y   ar s u itab le  f o r   tr ac tio n   ap p licatio n s .     3 . 3 .     F l o ba t t er ies   F l o w   b a tt e r y   c o n s is ts   o f   tw o   s e p a r a t e   l i q u i d s   f l o w in g   o n   e i th e r   s i d e   o f   a   m em b r a n e ,   w h e r   t h ch em i c al   c o m p o n e n t s   d i s s o lv e d   in   l i q u i d s   p r o v i d es   t h e   c h em i c al   en e r g y   c o n t ai n e d   w i th in   th e   s y s t e m     a n d   s e p a r a te d   b y   a   m e m b r a n e   [ 2 2 ] .   T h e   f e at u r es   o f   th es b a t t e r ie s   in c lu d e f l ex i b i l ity   i n   s y s t em   d es ig n ,   c o m p e t en ce   in   s c a l in g   c o s t ,   d e c o u p l e d   en e r g y   d en s ity ,   th ey   a r e   s t r u c tu r al ly   s im i la r   t o   a   f u e l   c e l l ,   p o w er     a n d   e n e r g y   c an   b e   i n d e p en d en t ly   s i z e d ,   h ig h   ef f i ci en cy ,   l o n g   d u r a b i li ty   an d   r e l i a b i li ty ,   f a s t   r e s p o n s iv en e s s     a n d   r e d u c e d   e n v i r o n m en ta l   im p a c t .   T h e s e   f e at u r es   a l l o w   th em   t o   b e   p r o m i s i n g   s t o r a g ty p e   i n   s ta t i o n a r y   s t o r ag o f   en e r g y   f r o m   in t e r m it t en s o u r c es   s u ch   as   w in d   an d   s o l a r   [ 2 3 ] .   T y p i c al   f l o w   b a tt e r i es   i n c lu d e   v an a d iu m   r e d o x   f l o w   b at t e r y ,   z in c - b r o m in e   b at te r y ,   e tc .   T h e   k ey   f e a tu r e s   o f   t h e s e   b a tt e r i es   a r e   p r e s e n t e d   n ex t:     3 . 3 . 1 .     Va na diu m   re do x   f lo w   ba t t er y   Am o n g   v ar io u s   r ed o x   f lo w   b atter y   m etal  io n   co m b in ati o n s   ( zin c - ce r i u m ,   z in c - b r o m in e ,     v an ad i u m - ce r i u m ,   m a g n esi u m - v a n ad iu m ,   v an ad i u m - p o l y h alid e) ,   th m o s s u cc es s f u tech n o lo g y   i s     th v a n ad i u m   r ed o x   b atter y   an d   it  is   th o n l y   tech n o lo g y   t h at  h as  r ea ch ed   e f f ec ti v co m m er cial  f r u itio n .   I u s es   v an ad i u m /v a n ad i u m   d i s s o l v ed   in   aq u eo u s   s u l f u r ic  ac id .   An   a d v an ta g is   th at  b y   u s i n g   th s a m m etal  io n s   i n   b o th   elec tr o l y tes,  t h elec tr o d es  an d   m e m b r an ar n o cr o s s - co n ta m i n ated   an d   t h ce ll  ca p ac it y   d o es  n o t   d ec r ea s w it h   ti m e,   allo w in g   f o r   lo n g er   lif esp a n   [ 2 4 ] .     3 . 3 . 2 .     Z in k - bro m ine ( Z n - B r)   b a t t er y   Zn - B r   is   also   ca lled   as  s em i - f l o w   b atter y ,   b ec au s d u r in g   ch ar g e,   m u c h   o f   th en er g y   w ill  b s to r ed   b y   z in c - m etal  p lati n g   o n   th a n o d p lates  in   t h elec tr o ch e m ic al  s tac k .   T h is   b atter y   co n s i s ts   o f   zi n as  th a n o d e   an d   b r o m id as  th ca th o d e,   w h ich   ar s ep ar ated   b y   m icr o p o r o u s   s ep ar ato r .   On   th an o d s id e,   th elec tr o ly t e   is   w ater - b ased ,   w h ile  o n   t h ca th o d s id e,   th elec tr o l y te  i s   an   o r g an ic  a m i n co m p o u n d   [ 2 5 ] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l       C o mp a r a tive  a n a lysi s   o f e lectro ch emic a l e n erg s to r a g tec h n o lo g ies …   ( S u r en d er R ed d S a lku ti )   2123   3 . 4 .     Nick el - ba s ed  ba t t er ies   Nick el - b ased   b atter ies  ar ca teg o r ized   in to   Nick el  m etal  h y d r id an d   n ic k el - ca d m i u m   b atter ies   T h b r ief   d escr ip tio n   o f   th ese  b atter ies h as b ee n   p r ese n ted   n ex t:     3 . 4 . 1 .    Nick el  m et a l hy dri de  ( NiM H )   ba t t er y   T h e   NiMH   b atter ies  h av h i g h   e n er g y   d en s it y ,   lo w   co s t,   h ig h   s el f - d is c h ar g r ate,   lo w   i n ter n a l   i m p ed an ce ,   r ed u ce d   m e m o r y   e f f ec t,  less   to ler an o f   o v er ch ar g i n g ,   lo n g er   lif c y cle,   an d   th e y   ar en v ir o n m e n tal l y   f r ien d lier .   T h NiMH   b atter y   is   s ec o n d ar y /r ec h ar g ea b le  b atter y ,   w h er th r ea ctio n s     ar r ev er s ib le.   T h n eg ativ elec tr o d u s ed   in   NiMH   b att er y   is   m etal  h y d r id e,   th p o s itiv elec tr o d u s ed     is   n ick e o x y h y d r o x id a n d   t h e   elec tr o l y te  u s ed   in   p o tass i u m   h y d r o x id e.   T h a n o d is   m ad u p   o f   m eta h y d r id w h er e   t h m e tal  h y d r id is   a n   allo y   o f   ei th er   zi n c,   v an ad i u m ,   ch r o m i u m ,   tita n i u m   etc.   T h ca th o d is   m ad u p     o f   n ic k el  o x y h y d r o x id e.   B o th   t h a n o d an d   ca t h o d ar s ep ar ated   b y   a n   i n s u lat o r   w h ich   is   m ad e     u p   o f   p o l y p r o p y le n e.   T h en t ir NiMH   b atter y   i s   k ep t i n   g l ass   o r   s teel  co n ta in er .   T h ele ctr o ly te  u s ed   in   t h i s   b atter y   i s   p o tass i u m   h y d r o x id e .   T h ese  b atter ies  ar u s ed   in   ca m er as,  elec tr o n ic  d ev ice s   s u ch   as  co m p u ter s ,   E Vs,   m ed ical  in s tr u m e n ts   an d   eq u ip m en ts ,   in d u s tr ial  s ta n d b y   ap p licatio n   an d   in   h i g h   p o w er   s tati ap p licatio n s   s u ch   as u n in ter r u p ted   p o w er   s u p p l y   ( UP S),   s m ar g r id   an d   telec o m m u n icatio n s .     3 . 4 . 2 .     Nick el - ca d m i u m   ( Ni - Cd)   b a t t er y   Ni - C d   b atter y   is   b asicall y   c ateg o r y   o f   Nic k el  b atter ies  s u ch   as  NiMH ,   N i - Z n ,   Ni - Fe,   Ni - C d   an d     Ni - H 2 .   T h ese  b atter ie s   h a v l o w   i n ter n al  r e s is ta n ce ,   h ig h   en er g y   d en s it y ,   r eq u ir es  lo w   m ai n ten a n ce ,   h ig h   r eliab ilit y ,   b u r elati v el y   lo w   c y cle  li f [ 2 6 ] .   T h ey   h a v w id te m p er atu r r an g i n g   f r o m   ( - 40 o   to   7 0 o ) C ,   w h ic h   d ep en d s   o n   th co n s tr u ctio n   an d   h as  h i g h   s el f - d is c h ar g u p   to   2 0 o f   lo s s   p er   m o n t h .   T h ese  b atter ies  h av h ig h   en er g y   d en s it y   ( 5 0 - 70)   W h /k g   an d   also   h a s   r elativ e l y   lo w   c y cle  li f ( 2 0 0 0 - 2 5 0 0 )   cy cle s .   T h Ni - C d   b atter ie s   h av b ee n   u s ed   in   e m er g e n c y   l ig h tin g ,   p o r tab le  d ev ices  s u c h   as  lap to p s   an d   m o b iles ,   UP S,  telec o m m u n i ca tio n s   an d   g en er ato r   s tar ti n g ,   etc.     3 . 5 .     L ea d a cis ba t t er y   L ea d   ac id   b atter ies  ar th e   m o s af f o r d ab le  b atter ies  f o r   en er g y   s to r ag e.   T h e y   h av lo w   p r ice,   g o o d   r eliab ilit y ,   h i g h   v o lta g p er   ce ll,  lo n g   c y cle  li f e,   r elati v el y   lo w er   s p ec i f ic  e n er g y   ( 3 0 - 5 0   W h /k g )   d u e     to   th w ei g h o f   lead ,   lif eti m o f   5   to   7   y ea r s .   T h lead - ac id   b atter y   i s   n o w   t h m o s w id ely   u s ed   r ec h ar g ea b l e   elec tr o ch e m ical  s to r ag s o u r c in   th w o r ld .   T h ey   r ep r ese n ab o u 6 0 o f   all  th in s tal led   p o w er   f r o m   all     th r ec h ar g ea b le  b atter ies .   L ea d   ac id   b atter ies  ar u s ed   in   UP S,  h y b r id   elec tr ic  v e h icle s ,   tr ac tio n   a n d   au to m o ti v e   ap p licatio n s ,   lig h ti n g ,   g r id - s ca le  en er g y   s to r ag e,   etc  [ 2 3 ] .     3 . 6 .     M et a a ir  ba t t er ies   Z i n c - a ir   b atter y   f all s   i n to   th ca teg o r y   o f   m eta air   b atter ies.  T h is   b atter y   i s   a   p r im ar y /   n o n - r ec h ar g ea b le  b atter y ,   w h er th r ea ctio n   is   ir r ev er s ib l e.   T h ese  b atter ies  h av h i g h e s en er g y   d en s it y   as   co m p ar ed   to   all   o th er   d is p o s ab le  b atter ies,  en v ir o n m e n tall y   s a f a n d   h av e   u n li m ited   s h elf   li f e,   i.e . ,   t h e s e   b atter ies  ca n   r e m ain   u s ab l f o r   lo n g er   ti m e.   Z i n air   b atter y   is   u s ed   as  m ain   p o w er   s o u r ce   in   h ea r in g   aid ,   m ilit ar y   r ad io   r ec eiv er s ,   v o ice  tr an s m itter s ,   a n d   co n tin u o u s - d r ain   ap p licatio n s ,   etc  [ 2 7 ] .   Var io u s   ch ar ac ter is tics   o f   d if f er en t e lectr o ch e m ical  b atter ies h a v b ee n   p r esen ted   i n   T a b le  2 .         T ab le  2 .   C h ar ac ter is tics   o f   d i f f er en t e lectr o ch e m ical  b atter ies   B a t t e r y   Ty p e   Ef f i c i e n c y   ( %)   C o st   ( / k W h )   L i f e   S p a n   ( c y c l e s)   O p e r a t i n g   T e mp e r a t u r e   ( o C)   En e r g y   D e n si t y   ( W h / k g )   S e l f   D i sch a r g e   ( %/ mo n t h )   L e a d   a c i d   72 - 78   50 - 1 5 0   1 0 0 0 - 2 0 0 0   - 5   t o   40   25   2 - 5   L i t h i u m - i o n   1 0 0   7 0 0 - 1 0 0 0   3 0 0 0   - 3 0   t o   6 0   90 - 1 9 0   1   N i k e l   C a d mi u m   ( N i C d )   72 - 78   2 0 0 - 600   3 0 0 0   - 4 0   t o   5 0   45 - 80   5 - 20   S o i u m S u l p h u r   ( N a S )   89   4 0 0 - 500   2 5 0 0   3 0 0   t o   3 5 0   1 0 0   0   M e t a l   A i r   50   50 - 2 0 0   < 1 0 0   - 2 0   t o   5 0   4 5 0 - 650   N e g l i g i b l e   Z i n c   B r o mi n e   ( Z n - B r )   75   3 6 0 - 1 0 0 0   3 5 0 0   0   t o   4 0   70   N e g l i g i b l e   V a n a d i u m   r e d o x   ( V R B )   85   3 6 0 - 1 0 0 0   1 0 0 0 0   0   t o   4 0   30 - 50   N e g l i g i b l e       4.   CO NCLU SI O N     T h co n clu s io n s   d r a w n   f r o m   th is   p ap er   ar e:  i )   b an k s   o f   le ad - ac id   b atter ies  ar co m m o n l y   u s ed   to   s tab ilize  elec tr ical  s y s te m s   b y   s u p p l y in g   ex tr p o w er   an d   m ai n tai n in g   v o lta g an d   f r eq u en c y   lev e ls ,   ii)  lead   ac id   b atter ies  h av v er y   lo w   lif s p an s   w h e n   ch ar g ed   an d   d is ch ar g ed   f r eq u en tl y ,   iii)  f lo w   b atte r ies  s to r e   elec tr o l y tes  o u t s id its el f   an d   cir cu late  th e s elec tr o l y te s   to   g en er ate  elec tr icit y .     B ec au s t h ese  b atter ies  cr ea te   s u b s tr ate  b u ar n o in v o lv ed   in   a n y   c h e m ical  r ea ctio n ,   th f lo w   b atter ies  h av l o n g   li f s p a n s ,   i v )     n ick e l - m etal   h y d r id h a v r elativ el y   lo w   e n er g y   d en s ities   a n d   ar v er y   s e n s it iv e.   T h e y   ten d   to   h av p r o b le m s   w it h   o v er c h ar g i n g ,   v )   r u r al  lo ca tio n s   u tili ze   p o r tab le  s o d iu m - s u l f u r   b atter y   s y s te m s   to   p r o v id p o w er   f o r   s m a ll   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                    I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l Vo l.  18 ,   No .   4 A u g u s t 2 0 2 0 :    2 1 1 8     2 1 2 4   2124   ti m p er io d s ,   v i)   L it h i u m - io n   b atter ies  ar co m m o n l y   u s ed   in   m o b ile  p h o n es  a n d   la p to p   co m p u ter s .   I n   co m p ar is o n   w it h   n ick e l - ca d m i u m   a n d   lead   ac id   b atter ies,  th e y   h a v m u c h   h i g h er   e n er g y   d en s it y .   T h eir   lo n g   lif eti m e s   m a k t h e m   v er y   g o o d   co s o p tio n ,   an d   v ii)  m a n u f ac tu r i n g   o f   b atter ies  p o s e s   as  h u g e   s a f et y   an d   en v ir o n m e n tal  r i s k   d u to   t h l ar g n u m b er   o f   c h e m icals i n v o lv ed .       ACK NO WL E D G E M E NT S     T h is   r esear ch   w o r k   h a s   b ee n   ca r r ied   o u b ased   o n   th s u p p o r o f   W o o s o n g   U n i v er s it y 's   A ca d e m ic   R esear ch   Fu n d in g   -   ( 2 0 1 9 - 2 0 2 0 ) .       RE F E R E NC E S     [1 ]     Div y a   K .   C . ,   Øs terg a a rd   J. ,   Ba tt e r y   e n e rg y   sto ra g e   te c h n o l o g y   f o p o w e s y ste m s - A n   o v e rv ie w ,”   El e c tric  Po we S y ste ms   Res e a rc h ,   v o l.   7 9 ,   p p .   511 - 5 2 0 ,   A p ril   2 0 0 9 .   [2 ]     S m a rt G rid . g o v ,   T h e   S m a rt  G rid ,”   [ On l in e ] .   A v a il a b le:  h tt p s:// ww w . s m a rtg rid . g o v /t h e _ sm a rt_ g rid /s m a rt_ g rid . h tm   [3 ]     Jo se p h   A . ,   S h a h id e h p o u M . ,   Ba tt e ry   sto ra g e   s y st e m in   e lec tri c   p o w e s y ste m s ,”   IEE Po we En g i n e e rin g   S o c iety   Ge n e ra M e e ti n g pp. 1 - 8 ,   Ja n u a ry   2 0 0 6 .   [4 ]     Bra n c o   H . ,   Ca stro   R . ,   e t   a l . ,   Ba tt e r y   e n e rg y   sto ra g e   s y st e m a a   wa y   to   in teg ra te  re n e w a b le  e n e rg y   i n   sm a ll   iso late d   p o w e s y ste m s ,”   En e rg y   fo r S u sta in a b le De v e lo p me n t ,   v o l.   2 0 1 8 ,   p p .   90 - 99 ,   A p ril   2 0 1 8 .   [5 ]     Zh a n g   C . ,   W e Y L . e t   a l. ,   E n e rg y   sto ra g e   s y ste m Cu rre n stu d ies   o n   b a tt e ries   a n d   p o w e c o n d it io n   sy ste m ,   Ren e wa b le  a n d   S u sta in a b le E n e rg y   Rev iews ,   v o l.   8 2 ,   p p .   3 0 9 1 - 3 1 0 6 ,   F e b ru a ry   2 0 1 8 .   [6 ]     S u fy a n   M . ,   Ra h im   N A . ,   e a l. ,   S izin g   a n d   a p p l ica ti o n o f   b a tt e r y   e n e rg y   sto ra g e   t e c h n o lo g ies   in   sm a rt  g rid   sy ste m :   A   re v ie w ,”   J o u rn a o Ren e w a b le   a n d   S u sta in a b le E n e rg y ,   v o l .   1 1 ,   F e b ru a ry   2019 .   [7 ]     Zerra h n   A . ,   S c h il l   W P . e a l. ,   On   th e   e c o n o m ics   o f   e lec tri c a sto ra g e   f o v a riab le  re n e w a b le  e n e rg y   so u rc e s ,”   Eu ro p e a n   Eco n o mic   Rev iew ,   v o l.   1 0 8 ,   p p .   2 5 9 - 2 7 9 ,   S e p tem b e 2 0 1 8 .   [8 ]     Ola b A G . ,   Re n e w a b le en e rg y   a n d   e n e rg y   sto ra g e   s y ste m s ,”   En e rg y ,   v o l.   1 3 6 ,   p p .   1 - 6,   2 0 1 7 .   [9 ]     Ho u   R . G u n d   G S . e a l .,   Hy b rid iza ti o n   d e sig n   o f   m a teri a ls  a n d   d e v ice f o f lex ib le  e le c tro c h e m ica e n e r g y   sto ra g e ,”   En e rg y   S to r a g e   M a ter i a ls ,   v o l.   1 9 ,   p p .   2 1 2 - 2 4 1 ,   M a y   2 0 1 9 .   [1 0 ]     P a sif ic  No rt h w e st  Na sio n a L a b o r a to ry Ty p e o f   Ba tt e ries - De v e lo p in g   th e   r ig h b a tt e ry   w it h   th e   r ig h c h e m istr y   f o r   th e   rig h j o b ,”   [ On li n e ] .   A v a il a b le h tt p s:// e n e rg y sto ra g e . p n n l . g o v /b a tt e r y t y p e s.a sp .   [1 1 ]     A z z u n A . ,   Bre y e C . ,   En e rg y   se c u rit y   a n d   e n e rg y   sto ra g e   tec h n o l o g ies ,”   En e rg y   Pro c e d i a v o l.   1 5 5 ,   p p .   2 3 7 - 2 5 8 ,   No v e m b e 2 0 1 8 .   [1 2 ]     S a n ij   A R D . ,   T h a ru m a li n g a m   E . ,   e a l. ,   S tu d y   o f   e n e rg y   sto ra g e   s y ste m a n d   e n v iro n m e n tal   c h a ll e n g e o b a tt e rie s ,   Ren e wa b le  a n d   S u st a i n a b le E n e rg y   Rev iews ,   v o l.   1 0 4 ,   p p .   1 9 2 - 2 0 8 ,   A p r.   2 0 1 9 .   [1 3 ]     Ha ji a g h a si  S . ,   S a lem n ia  A . e a l. ,   H y b rid   e n e rg y   sto ra g e   s y ste m   f o m icro g rid a p p li c a ti o n s:  A   re v ie w ,”   J o u rn a l     o E n e rg y   S t o ra g e ,   v o l.   2 1 ,   p p .   5 4 3 - 5 7 0 ,   F e b ru a ry   2 0 1 9 .   [1 4 ]     M o h a m a d   F . ,   T e h   J . ,   L a C M . ,   e a l. ,   De v e lo p m e n o f   En e rg y   S to ra g e   S y ste m f o P o w e Ne two rk   Re li a b il it y   A   Re v ie w ,”   En e rg ies ,   v o l.   1 1 ,   p p .   1 - 1 9 ,   A u g u s t   2 0 1 8.   [1 5 ]     M a sa u d   T M . ,   L e e   K . e a l . ,   A n   o v e rv ie w   o f   e n e rg y   sto ra g e   t e c h n o l o g ies   in   e lec tri c   p o w e s y ste m s:  W h a is    th e   f u tu re ? ,”   No rth   Ame ric a n   P o we r S y mp o siu m p p .   1 - 6 No v e m b e 2 0 1 0 .   [1 6 ]     Ak in y e le  D O . ,   Ra y u d u   R K . ,   R e v ie w   o f   e n e rg y   sto ra g e   tec h n o l o g ies   f o su sta in a b le   p o w e n e tw o rk s ,”   S u st a in a b le  En e rg y   T e c h n o l o g ies   a n d   Asse ss me n ts ,   v o l.   8 ,   p p .   7 4 - 9 1 ,   De c e m b e 2 0 1 4 .   [1 7 ]     P o p p   H . ,   A tt ia J . ,   De lco rso   F . ,   e a l . ,   L i f e ti m e   a n a l y sis o f   f o u d iffere n li th i u m   io n   b a tt e ries   f o (p lu g     in e lec tri c   v e h icle ,”   T ra n sp o rt R e se a rc h   Are n a ,   v o l.   5 ,   A p ril   2 0 1 4 .   [1 8 ]     S im p so n   A G . ,   P a ra m e tri c   M o d e ll in g   o f   En e rg y   Co n su m p ti o n   i n   Ro a d   V e h icle s ,”   P h . T h e sis,  T h e   Un iv e rsit y     o f   Qu e e n sla n d ,   2 0 0 5 .   [1 9 ]     Dix o n   J . ,   Na k a sh ima   I . e a l . ,   El e c tri c   v e h icle   u sin g   a   c o m b in a ti o n   o f   u l trac a p a c it o rs  a n d   z e b ra   b a tt e ry ,”   IEE T ra n sa c ti o n o n   In d u stri a El e c tr o n ics v o l .   5 7 ,   M a rc h   2 0 1 0 .   [2 0 ]     X ie  P . ,   S u n   F . e a l . ,   A   re v ie o n   Ch in a ' En e rg y   S to ra g e   In d u stry   u n d e t h e   In tern e P lu s”   in i ti a ti v e ,”   In ter n a ti o n a l   J o u rn a o E n e rg y   Res e a rc h ,   v o l.   4 3 ,   p p .   7 1 7 - 7 4 1 ,   Oc t o b e 2 0 1 8 .   [2 1 ]     Ka z a c o M S . ,   M e n icta C . ,   e a l . ,   12   -   Re d o x   f lo w   b a tt e ries   f o m e d iu m -   to   larg e - sc a le  e n e rg y   sto ra g e ,”   El e c tricity   T ra n sm issio n ,   Distri b u ti o n   a n d   S t o ra g e   S y ste ms ,   p p .   3 9 8 - 4 4 1 ,   2 0 1 3 .   [2 2 ]     Ya n g   Y . ,   Bre m n e S . ,   e a l . ,   B a tt e r y   e n e rg y   sto ra g e   s y ste m   siz e   d e term in a ti o n   i n   re n e w a b le  e n e rg y   s y ste m s :     A   re v ie w ,”   Ren e wa b le a n d   S u st a i n a b le E n e rg y   Rev iews ,   v o l.   9 1 ,   p p .   1 0 9 - 1 2 5 .   [2 3 ]     Jin g m e S . ,   F a n g   D . ,   Ho n g   Z . ,   M e C . ,   In tro d u c ti o n   to   El e c tro c h e m ic a En e rg y   S to ra g e   a n d   Co n v e rsio n ,”   In   b o o k :   El e c tro c h e mic a En e rg y Ad v a n c e d   M a ter ia ls  a n d   T e c h n o l o g ies ,   C h a p ter:  1 ,   CRC  Pre ss ,   2 0 1 5 .     [2 4 ]     Ka m a lj it   S .   B . ,   Ru p in d e S . ,   El e c tro c h e m ica En e rg y   S to ra g e   Us in g   Ba tt e ries ,   S u p e rc o n d u c t o rs  a n d   Hy b rid   T e c h n o lo g ies ,”   En c y c lo p e d i a   o Ren e wa b le  a n d   S u sta in a b le M a te ria ls ,   p p .   2 4 8 - 2 5 4 ,   2 0 2 0 .   [2 5 ]     Bo   W . ,   T in g ti n g   R . ,   e t   a l. Dia n lo n g   W ,   S h ix u e   D.   G ra p h e n e - b a se d   c o m p o sites   f o e lec tro c h e m ica e n e rg y   sto ra g e ,”   En e rg y   S t o ra g e   M a ter ia ls ,   v o l.   2 4 ,   p p .   2 2 - 5 1 ,   Ja n u a ry   2020 .   [2 6 ]     W o o y o u n g   J . ,   Ju n g   Y M . ,   T h e   tru e   e c o n o m ic  v a lu e   o f   s u p p ly - sid e   e n e rg y   sto ra g e   in   th e   sm a rt  g rid     e n v iro n m e n t - T h e   c a se   o f   Ko re a ,”   En e rg y   Po l icy ,   v o l.   1 2 1 ,   p p .   1 0 1 - 1 1 1 ,   Oc to b e 2 0 1 8 .   [2 7 ]     S b o r d o n e   D . ,   Be rti n I . e a l. ,   E V   f a st  c h a rg in g   sta ti o n a n d   e n e r g y   sto ra g e   te c h n o l o g ies A   re a l   i m p le m e n tatio n     in   t h e   sm a rt  m icro   g rid   p a ra d ig m ,”   El e c tric P o we r S y ste ms   Res e a rc h ,   v o l.   1 2 0 ,   p p .   9 6 - 1 0 8 ,   M a rc h   2 0 1 5 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.