На сённяшні дзень практычна ў кожнага ў кішэні знаходзіцца тэлефон (смартфон, камерафон, планшэт), здольны пераплюнуць па прадукцыйнасці ваш хатні дэсктоп, які вы ўжо некалькі гадоў не абнаўлялі. У кожным гаджэце ў вас стаіць літый-палімерная батарэя. Зараз пытанне: хто з чытачоў успомніць сапраўды, калі адбыўся незваротны пераход ад "званілак" да мультыфункцыянальных прылад?
Складана ... Трэба напружваць памяць, успамінаць год пакупкі першага "разумнага" тэлефона. Для мяне гэта прыкладна 2008-2010 год. На той момант ёмістасць літыевай батарэі для звычайнага тэлефона складала каля 700 мач, цяпер ёмістасць батарэй тэлефонаў дасягае 4 тысяч мач.
Павелічэнне ёмістасці ў 6 разоў, пры тым, што, грубіянска кажучы, памер батарэі павялічыўся ўсяго ў 2 разы.
Як мы , літый-іённыя рашэнні для КБС імкліва заваёўваюць рынак, валодаюць побач бясспрэчных пераваг і (тым больш ва ўмовах сервернай).
Сябры, сёння паспрабуем разабрацца і параўнаць рашэнні на жалеза-літый-фасфатных батарэях (LFP) і літый-марганцевых (LMO), вывучыць іх добрыя якасці і недахопы, параўнаць паміж сабой па шэрагу ўдзельных паказчыкаў. Нагадаю, што абодва выгляду батарэй ставяцца да літый-іённых, літый-палімерных акумулятараў, але адрозніваюцца хімічным складам. Калі вас зацікавіў працяг, прашу пад кат.
Перспектывы літыевых тэхналогій у галіне назапашвання энергіі
Бягучая сітуацыя ў РФ на 2017 год уяўляла наступнае.
З выкарыстаннем крыніцы: "Канцэпцыя развіцця сістэм захоўвання электраэнергіі ў РФ", Мінэнерга РФ, 21 жніўня 2017 года.
Як бачым, літый-іённая тэхналогія на той момант знаходзілася ў лідэрах набліжэння да прамысловай тэхналогіі вытворчасці (малася на ўвазе ў першую чаргу LFP тэхналогія).
Далей паглядзім на тэндэнцыі ў ЗША, дакладней, разгледзім свежую версію дакумента:
Даведка: АББМ - энергетычныя масівы для крыніц бесперабойнага харчавання, якія выкарыстоўваюцца ў электраэнергетыцы для:
- Рэзервавання электраэнергіі для асабліва важных спажыўцоў пры перабоях у электразабеспячэнні ўласных патрэб (СН) 0,4 кВ на падстанцыі (ПС).
- Як "буферны" назапашвальнік для альтэрнатыўных крыніц.
- Кампенсацыі дэфіцыту магутнасці ў рэжыме пікавага спажывання для разгрузкі аб'ектаў генерацыі і перадачы электрычнасці.
- Назапашванні энергіі на працягу сутак падчас яе нізкага кошту (начны час сутак).
Як бачым, Li-Ion тэхналогіі па стане на 2016 год трывала ўтрымлівалі лідзіруючае становішча і паказвалі імклівы кратны рост і па магутнасці (МВт), і па энергіі (МВт*г).
У гэтым жа дакуменце можам прачытаць наступнае:
«Ліцій-іённыя тэхналогіі прадстаўляюць больш за 80% дабаўленай магутнасці і энергіі сістэмамі АББМ выпрацаванай у ЗША на канец 2016 года. Літый-іённыя батарэі маюць высокаэфектыўны цыкл (зарада, заўв. аўтара) і хутчэй аддаюць назапашаную магутнасць. У дадатак да ўсяго, яны маюць высокую шчыльнасць энергіі (удзельная магутнасць, заўв. аўтара) і вялікія токі аддачы, што абумовіла выбар іх у якасці батарэй для партатыўнай электронікі і электрычных транспартных сродкаў».
Паспрабуем параўнаць дзве тэхналогіі літый-іённых акумулятараў для КБС
Параўноўваць будзем прызматычныя вочкі, пабудаваныя на хіміі LMO і LFP. Менавіта гэтыя дзве тэхналогіі (з варыяцыямі тыпу LMO-NMC) зараз з'яўляюцца асноўнымі прамысловымі ўзорамі для рознага электратранспарту, электрамабіляў.
Лірычны адступ наконт батарэй у электрамабілях можна прачытаць тут.Спытайце, прычым тут электратранспарт? Растлумачу: актыўны распаўсюджванне электратранспарту на Li-Ion тэхналогіях ужо даўно перасягнула стадыю дасведчаных узораў. А як мы ведаем, усе найноўшыя тэхналогіі прыходзяць да нас з дарагіх, найноўшых сфер жыцця. Напрыклад, маса аўтатэхналогій прыйшла да нас з Формулы-1, мноства найноўшых тэхналогій увайшло ў наша жыццё з касмічнай сферы, і гэтак далей… Таму, на наш погляд, зараз адбываецца пранікненне літый-іённых тэхналогій у прамысловыя рашэнні.
Разгледзім табліцу параўнання асноўных вытворцаў, хіміі батарэй і ўласна аўтамабільных кампаній, якія актыўна выпускаюць электрамабілі (гібрыды).
Выберам выключна прызматычныя вочкі, якія падыходзяць пад формаў-фактар выкарыстання ў КБС. Як бачым, літый-тытанат (LTO-NMC) з'яўляецца аўтсайдэрам па ўдзельнай назапашанай энергіі. Застаюцца тры вытворцы прызматычных ячэек, прыдатных для выкарыстання ў прамысловых рашэннях, у прыватнасці, у батарэях для КБС.
Прывяду цытату і пераклад з дакумента «Ацэнка жыццёвага цыклу і працягласці эксплуатацыі літыевых электродаў для батарэй электратранспарту — вочкі для LEAF, Tesla і аўтобусаў VOLVO» (Арыгінал Volvo bus "ад 11 снежня 2017 года ад Mats Zackrisson. Тут даследуюцца большай часткай хімічныя працэсы ў батарэях аўтатранспарту, уплыў вібрацый і кліматычных умоў эксплуатацыі, шкода для навакольнага асяроддзя. Аднак ёсць адна цікавая фраза на прадмет параўнання двух тэхналогій літый-іённых батарэй".
У вольным маім перакладзе выглядае так:
NMC тэхналогія паказвае меншае ўздзеянне на навакольнае асяроддзе ў разліку на кіламетр прабегу транспарту, чым LFP тэхналогія з металічным анодам батарэйнага вочка, але тут складана паменшыць ці ліквідаваць памылкі. Асноўны сэнс выглядае як: больш высокая шчыльнасць энергіі NMC дае меншую вагу і такім чынам меншае электраспажыванне.
1) Прызматычная ячэйка LMO тэхналогіі, вытворца , кошт 400 $.
Вонкавы выгляд вочка LMO
2) Прызматычная ячэйка LFP тэхналогіі, вытворца , кошт 160 $.
Вонкавы выгляд вочка LFP
3) Для параўнання дадамо авіяцыйную батарэю рэзервовага харчавання, пабудаваную на тэхналогіі LFP і тую самую якая ўдзельнічала ў нашумелым скандале. , вытворца True Blue Power.
Вонкавы выгляд батарэі TB44
4) Для аб'ектыўнасці дадамо стандартную батарэю КБС
Вонкавы выгляд класічнай батарэі для КБС
Звядзем зыходныя дадзеныя ў табліцу.
Як бачым, сапраўды, найбольшай энергетычнай эфектыўнасцю валодаюць LMO ячэйкі, класічны свінец прайграе па ўдзельнай энергіі мінімум у два разы.
Усім ясна, што сістэма BMS для масіва Li-Ion батарэй дадасць масы гэтаму рашэнню, гэта значыць, зменшыць удзельную энергію прыкладна на 20 адсоткаў (розніца паміж чыстай вагай батарэй і камплектным рашэннем з улікам сістэм BMS, абалонкі модуля, кантролера батарэйнай шафы). Масу перамычак, батарэйнага выключальніка і батарэйнай шафы прымаем умоўна роўнай для літый-іённых батарэй і батарэйнага масіва свінцова-кіслотных батарэй.
Цяпер паспрабуем параўнаць разліковыя параметры. Пры гэтым прымем глыбіню разраду для свінцу - 70%, а для Li-Ion - 90%.
Адзначым, што нізкая ўдзельная энергія для авіяцыйнай батарэі злучана з тым, што сама батарэя (якую можна разглядаць як модуль) складзена ў металічны супрацьпажарны кажух, валодае раздымамі і сістэмай абагравання для эксплуатацыі ва ўмовах нізкіх тэмператур. Для параўнання прыведзены разлік для аднаго вочка ў складзе батарэі TB44, адкуль можна зрабіць выснову аб блізкіх характарыстыках з звычайным LFP вочкам. Акрамя таго, авіяцыйная батарэя разлічана на вялікія токі зарада/разраду, што звязана з неабходнасцю хуткай падрыхтоўкі паветранага судна да новага палёту на зямлі і вялікім токам разрадкі ў выпадку аварыйнай сітуацыі на борце, напрыклад, знікненні бартавога харчавання.
Дарэчы вось як параўноўвае розныя тыпы авіяцыйных батарэй сам вытворца
Як бачым з табліц:
1) Магутнасць батарэйнай шафы ў выпадку LMO тэхналогіі вышэй.
2) Колькасць цыклаў працы батарэй для LFP больш.
3) Удзельная вага для LFP менш, адпаведна, пры той жа ёмістасці батарэйны шафа на жалеза-літый-фасфатнай тэхналогіі больш.
4) Схільнасць да цеплавога разгону ў тэхналогіі LFP менш, што злучана з яго хімічнай структурай. Як следства, ён лічыцца адносна бяспечным.
Для тых хто жадае навочна зразумець, як літый-іённыя батарэі могуць злучацца ў батарэйны масіў для працы з КБС, рэкамендую зазірнуць сюды.Напрыклад, такая схема. У дадзеным выпадку чыстая вага батарэй будзе 340 кг, ёмістасць складзе 100 ампер-гадзін.
Або схема для LFP 160S2P, дзе чыстая маса батарэй будзе 512 кг, а ёмістасць – 200 ампер-гадзін.
ВЫСНОВА: Нягледзячы на тое, што батарэі з хіміяй жалеза-літый-фасфат (LiFeO4, LFP) выкарыстоўваюцца большай часткай у электратранспарце, іх характарыстыкі валодаюць побач пераваг перад хімічнай формулай LMO, дазваляюць зараджаць вялікім токам, менш схільныя рызыцы цеплавога разгону. Які тып батарэй абраць, застаецца на меркаванні пастаўшчыка гатовага комплекснага рашэння, які вызначае гэта па шэрагу крытэраў, і не ў апошнюю чаргу гэта кошт батарэйнага масіва ў складзе КБС. У дадзены момант любы тып літый-іённых батарэй усё яшчэ прайграе па кошце класічным рашэнням, але вялікая ўдзельная магутнасць літыевых батарэй на адзінку масы і меншыя габарыты ўсё часцей будзе вызначаць выбар у бок новых назапашвальнікаў энергіі. У шэрагу выпадкаў меншая поўная маса КБС вызначае выбар у бок новых тэхналогій. Гэты працэс будзе праходзіць зусім неўзаметку, і ў дадзены момант стрымліваецца высокім коштам у нізкім коштавым сегменце (бытавыя рашэнні) і інэртнасцю мыслення ў дачыненні да пажарнай бяспекі літыя ў заказчыкаў, якія шукаюць лепшыя варыянты КБС у прамысловым сегменце КБС магутнасцю больш за 100 ква. Узровень сярэдняга сегмента магутнасцяў КБС ад 3кВА да 100 ква магчымы да рэалізацыі на літый-іённых тэхналогіях, але з прычыны дробнасерыйнай вытворчасці досыць дарог і прайграе гатовым серыйным узорам КБС на VRLA батарэях.
Даведацца падрабязнасці і абмеркаваць канкрэтнае рашэнне з выкарыстаннем літый-іённых батарэй для вашай сервернай ці ЦАД можна, накіраваўшы запыт на электронную пошту , альбо зрабіўшы запыт на сайце кампаніі .
АДКРЫТЫЯ ТЭХНАЛОГІІ - надзейныя комплексныя рашэнні ад сусветных лідэраў, адаптаваныя менавіта пад вашыя мэты і задачы.
Аўтар: Кулікоў Алег
Вядучы інжынер канструктар
Дэпартамент інтэграцыйных рашэнняў
Кампанія Адкрытыя Тэхналогіі
Крыніца: habr.com