Днес почти всеки има телефон (смартфон, телефон с камера, таблет) в джоба си, който може да надмине вашия домашен работен плот, който не сте актуализирали от няколко години. Във всяка джаджа имате литиево-полимерна батерия. Сега въпросът е: кой от читателите ще си спомни точно кога е станал безвъзвратният преход от дайлери към многофункционални устройства?
Трудно ... Трябва да напрегнете паметта си, спомнете си годината, в която сте купили първия "умен" телефон. За мен това е приблизително 2008-2010 г. По това време капацитетът на литиевата батерия за обикновен телефон беше около 700 mAh, сега капацитетът на батерията на телефоните достига 4 mAh.
Увеличение на капацитета с 6 пъти, въпреки факта, че, грубо казано, размерът на батерията се е увеличил само 2 пъти.
Като нас , литиево-йонните UPS решения бързо завладяват пазара, имат редица неоспорими предимства и (Особено в сървърно помещение).
Приятели, днес ще се опитаме да разберем и сравним решения, базирани на желязо-литиев фосфат (LFP) и литиево-манганови (LMO) батерии, да проучим техните предимства и недостатъци и да ги сравним помежду си по редица специфични показатели. Нека ви напомня, че и двата вида батерии са литиево-йонни, литиево-полимерни батерии, но се различават по химичен състав. Ако се интересувате от продължаване, моля под кат.
Перспективи на литиевите технологии в областта на съхранението на енергия
Текущата ситуация в Руската федерация за 2017 г. беше следната.
Използвайки източника: „Концепцията за развитие на системи за съхранение на електроенергия в Руската федерация“, Министерство на енергетиката на Руската федерация, 21 август 2017 г.
Както можете да видите, литиево-йонната технология по това време беше в челните редици на приближаването на технологията за промишлено производство (предимно технологията LFP).
След това нека да разгледаме тенденциите в САЩ или по-скоро да разгледаме последната версия на документа:
Справка: ABBM - енергийни масиви за непрекъсваеми токозахранващи устройства, които се използват в електроенергетиката за:
- Резервиране на електроенергия за критични потребители при прекъсване на собственото електрозахранване (СН) 0,4 kV на подстанция (ПС).
- Като "буфер" задвижване за алтернативни източници.
- Компенсиране на недостиг на електроенергия в режим на пиково потребление за разтоварване на мощностите за производство и пренос на електроенергия.
- Натрупване на енергия през деня по време на ниската й цена (нощно време).
Както можете да видите, литиево-йонните технологии от 2016 г. твърдо заемат водеща позиция и показват бърз многократен ръст както на мощността (MW), така и на енергията (MWh).
В същия документ можем да прочетем следното:
„Литиево-йонните технологии представляват повече от 80% от добавената мощност и енергия, генерирани от системите на ABBM в САЩ в края на 2016 г. Литиево-йонните батерии имат високоефективен цикъл (зареждане, бележка на автора) и освобождават натрупаната мощност по-бързо. В допълнение, те имат висока енергийна плътност (плътност на мощността, бележка на автора) и високи токове на отката, което доведе до избора им като батерии за преносима електроника и електрически превозни средства.
Нека се опитаме да сравним две технологии на литиево-йонни батерии за UPS
Ще сравним призматичните клетки, изградени върху химията на LMO и LFP. Именно тези две технологии (с вариации на типа LMO-NMC) сега са основните промишлени дизайни за различни електрически превозни средства, електрически превозни средства.
Едно лирично отклонение за батериите в електрическите превозни средства можете да прочетете тук.Попитайте какво общо има електрическият транспорт? Позволете ми да обясня: активното разпространение на електрически транспорт на литиево-йонни технологии отдавна е преминало етапа на прототипи. И както знаем, всички най-нови технологии идват при нас от скъпи, най-нови области на живота. Например, много автомобилни технологии дойдоха при нас от Формула 1, много от най-новите технологии навлязоха в живота ни от космическия сектор и така нататък ... Следователно, според нас, литиево-йонните технологии вече проникват в индустриалните решения .
Помислете за таблица, сравняваща основните производители, химията на батериите и действителните автомобилни компании, които активно произвеждат електрически превозни средства (хибриди).
Ние ще изберем само призматични клетки, които са подходящи за формата на използване в UPS. Както можете да видите, литиевият титанат (LTO-NMC) е аутсайдер по отношение на специфичната съхранена енергия. Остават трима производители на призматични клетки, подходящи за използване в индустриални решения, по-специално в батерии за UPS.
Ще цитирам и превеждам от документа „Оценка на жизнения цикъл на литиев електрод с дълъг живот за акумулатори на електрически превозни средства- клетка за автобуси LEAF, Tesla и VOLVO“ (Оригинал „Оценка на жизнения цикъл на литиев електрод с дълъг живот за батерии на електрически превозни средства- клетка за LEAF , Tesla и автобус Volvo" от 11 декември 2017 г. от Матс Закрисон. Тук основно се изследват химичните процеси в акумулаторите на превозните средства, влиянието на вибрациите и климатичните условия на експлоатация, щетите върху околната среда. Има обаче една любопитна фраза относно сравнението на две технологии за литиево-йонни батерии.
В моя безплатен превод изглежда така:
Технологията NMC показва по-ниско въздействие върху околната среда на изминат километър от LFP технологията с метален анод на акумулаторна клетка, но е трудно да се намалят или премахнат грешките. Изводът е, че по-високата енергийна плътност на NMC означава по-малко тегло и следователно по-малко консумация на енергия.
1) Призматична клетъчна LMO технология, производител , струва $400.
Външен вид на LMO клетката
2) Призматична клетка LFP технология, производител , струва $160.
Външен изглед на LFP клетката
3) За сравнение, нека добавим самолетна резервна батерия, изградена на LFP технология и тази, която участва в сензационния скандал , производител на True Blue Power.
Външен вид на батерията TB44
4) За обективност нека добавим стандартна UPS батерия
Появата на класическа UPS батерия
Нека поставим първоначалните данни в таблица.
Както можете да видите, наистина LMO клетките имат най-висока енергийна ефективност, класическото олово губи поне два пъти в специфична енергия.
На всички е ясно, че BMS системата от литиево-йонни батерии ще добави маса към това решение, т.е. ще намали енергийната плътност с около 20 процента (разликата между нетното тегло на батериите и цялостното решение, като се вземат предвид BMS системите , корпус на модула, контролер на шкафа за батерии). Масата на джъмперите, превключвателя на батерията и кутията на батерията е условно равна за литиево-йонните батерии и акумулаторната матрица от оловно-киселинни батерии.
Сега нека се опитаме да сравним изчислените параметри. В този случай вземаме дълбочината на разреждане за олово - 70%, а за Li-Ion - 90%.
Имайте предвид, че ниската специфична енергия за авиационна батерия се дължи на факта, че самата батерия (която може да се разглежда като модул) е затворена в метален огнеупорен корпус, има конектори и нагревателна система за работа при ниски температури. За сравнение е дадено изчисление за една клетка в батерията TB44, от което може да се заключи, че характеристиките са близки до тези на конвенционална LFP клетка. В допълнение, батерията на самолета е проектирана за високи токове на зареждане / разреждане, което е свързано с необходимостта от бърза подготовка на самолета за нов полет на земята и висок ток на разреждане в случай на авария на борда, например, загуба на захранване на борда
Между другото, ето как производителят сравнява различните видове батерии за самолети
Както виждаме от таблиците:
1) Капацитетът на батерийния шкаф в случай на LMO технология е по-висок.
2) Броят на циклите на батерията за LFP е по-дълъг.
3) Специфичното тегло за LFP е по-малко, съответно при същия капацитет шкафът за батерии, базиран на желязо-литиево-фосфатна технология, е по-голям.
4) LFP технологията е по-малко склонна към термично изпускане поради химическата си структура. В резултат на това се счита за относително безопасно.
За тези, които искат визуално да разберат как литиево-йонните батерии могат да бъдат свързани към батерия, за да работят с UPS, препоръчвам да погледнат тук.Например такава схема. В този случай нетното тегло на батериите ще бъде 340 кг, капацитетът ще бъде 100 Ah.
Или диаграма за LFP 160S2P, където нетното тегло на батериите ще бъде 512 кг, а капацитетът ще бъде 200 амперчаса.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ: Въпреки факта, че батериите с желязо-литиево-фосфатна (LiFeO4, LFP) химия се използват предимно в електрически превозни средства, техните характеристики имат няколко предимства пред химическата формула на LMO, позволяват зареждане с висок ток и са по-малко податливи на термично бягство. Кой тип батерия да изберете зависи от доставчика на решение от край до край, който определя това въз основа на редица критерии, не на последно място цената на батерията като част от UPS. В момента всеки тип литиево-йонни батерии все още губи по отношение на цената на класическите решения, но голямата плътност на мощността на литиевите батерии на единица маса и по-малките размери все повече ще определят избора към нови устройства за съхранение на енергия. В някои случаи по-малкото брутно тегло на UPS определя избора към нови технологии. Този процес ще бъде напълно невидим и в момента се възпрепятства от високите разходи в по-ниския ценови сегмент (потребителски решения) и инерцията на литиево мислене за пожарна безопасност сред клиентите, които търсят най-добрите UPS опции в индустриалния UPS сегмент с капацитет над 100 kVA. Нивото на сегмента на средната мощност на UPS от 3 kVA до 100 kVA е възможно за внедряване на литиево-йонни технологии, но поради дребномащабното производство е доста скъпо и губи от готовите серийни образци на UPS на VRLA батерии.
За да научите повече и да обсъдите конкретно решение за литиево-йонна батерия за вашето сървърно помещение или център за данни, моля, изпратете заявка по имейл. или чрез заявка в сайта на компанията .
ОТВОРЕНИ ТЕХНОЛОГИИ – надеждни интегрирани решения от световни лидери, адаптирани специално към вашите цели и задачи.
Автор: Куликов Олег
Водещ инженер-конструктор
Отдел за интеграционни решения
Компания за отворени технологии
Източник: www.habr.com