Avui dia, gairebé tothom té un telèfon (telèfon intel·ligent, telèfon amb càmera, tauleta) a la butxaca que pot superar l'escriptori de casa, que fa anys que no actualitzeu. A cada gadget teniu una bateria de polímer de liti. Ara la pregunta és: quin dels lectors recordarà exactament quan es va produir la transició irrevocable dels marcadors als dispositius multifuncionals?
Difícil... Has d'esforçar la memòria, recorda l'any que vas comprar el primer telèfon "intel·ligent". Per a mi, això és aproximadament 2008-2010. En aquell moment, la capacitat d'una bateria de liti per a un telèfon normal era d'uns 700 mAh, ara la capacitat de la bateria dels telèfons arriba als 4 mAh.
Un augment de la capacitat en 6 vegades, malgrat que, a grans trets, la mida de la bateria només ha augmentat 2 vegades.
Com nosaltres , les solucions de SAI d'ions de liti estan conquerint ràpidament el mercat, tenen una sèrie d'avantatges innegables i (Sobretot en una sala de servidors).
Amics, avui intentarem entendre i comparar solucions basades en bateries de ferro-fosfat de liti (LFP) i de liti-manganès (LMO), estudiar els seus avantatges i desavantatges i comparar-les entre elles en una sèrie d'indicadors específics. Permeteu-me que us recordi que tots dos tipus de bateries són d'ió de liti i polímer de liti, però difereixen en la seva composició química. Si esteu interessats a continuar, si us plau, sota el cat.
Perspectives de les tecnologies de liti en l'àmbit de l'emmagatzematge d'energia
La situació actual a la Federació Russa per al 2017 era la següent.
Utilitzant la font: "El concepte per al desenvolupament de sistemes d'emmagatzematge d'electricitat a la Federació de Rússia", Ministeri d'Energia de la Federació Russa, 21 d'agost de 2017.
Com podeu veure, la tecnologia d'ions de liti en aquell moment estava a l'avantguarda a l'hora d'apropar-se a la tecnologia de producció industrial (principalment es volia dir la tecnologia LFP).
A continuació, mirem les tendències als EUA, o millor dit, considerem la darrera versió del document:
Referència: ABBM - matrius d'energia per a fonts d'alimentació ininterrompuda, que s'utilitzen a la indústria de l'energia elèctrica per:
- Reserva d'electricitat per a consumidors crítics en cas d'interrupcions en el subministrament d'energia auxiliar (SN) 0,4 kV a la subestació (SS).
- Com a unitat "tampó" per a fonts alternatives.
- Compensació per escassetat d'energia en mode de consum màxim per descarregar instal·lacions de generació i transmissió.
- Acumulació d'energia durant el dia durant el seu baix cost (nit).
Com podeu veure, les tecnologies Li-Ion, a partir del 2016, van mantenir fermament la posició de lideratge i van mostrar un ràpid creixement múltiple tant en potència (MW) com en energia (MWh).
En el mateix document podem llegir el següent:
"Les tecnologies d'ió de liti representen més del 80% de la potència i l'energia afegida generada pels sistemes ABBM als EUA a finals de 2016. Les bateries d'ió de liti tenen un cicle molt eficient (càrrega, nota de l'autor) i alliberen l'energia emmagatzemada més ràpidament. A més, tenen una alta densitat d'energia (densitat de potència, nota de l'autor) i uns alts corrents de retrocés, fet que va portar a la seva elecció com a bateries per a electrònica portàtil i vehicles elèctrics.
Intentem comparar dues tecnologies de bateries d'ions de liti per a SAI
Compararem cèl·lules prismàtiques construïdes a partir de la química de LMO i LFP. Són aquestes dues tecnologies (amb variacions del tipus LMO-NMC) les que són ara els principals dissenys industrials per a diversos vehicles elèctrics, vehicles elèctrics.
Aquí es pot llegir una digressió lírica sobre les bateries dels vehicles elèctrics.Pregunta, què hi té a veure el transport elèctric? Permeteu-me explicar-ho: la distribució activa del transport elèctric en tecnologies Li-Ion fa temps que ha travessat l'etapa dels prototips. I com sabem, totes les últimes tecnologies ens arriben d'àrees cares i noves de la vida. Per exemple, moltes tecnologies d'automòbils ens van arribar de la Fórmula 1, moltes de les últimes tecnologies van entrar a la nostra vida des del sector espacial, etc. Per tant, segons la nostra opinió, les tecnologies d'ions de liti estan penetrant en solucions industrials. .
Considereu una taula que compara els principals fabricants, la química de les bateries i les empreses d'automoció reals que estan produint activament vehicles elèctrics (híbrids).
Seleccionarem només cèl·lules prismàtiques que siguin adequades per al factor de forma d'ús al SAI. Com podeu veure, el titanat de liti (LTO-NMC) és un estrany pel que fa a l'energia emmagatzemada específica. Queden tres fabricants de cèl·lules prismàtiques aptes per al seu ús en solucions industrials, en particular en bateries per a SAI.
Citaré i traduiré del document "Avaluació del cicle de vida de l'elèctrode de liti de llarga vida útil per a bateries de vehicles elèctrics - cèl·lula per a autobusos LEAF, Tesla i VOLVO" (Original "Avaluació del cicle de vida de l'elèctrode de liti de llarga vida per a bateries de vehicles elèctrics - cèl·lula per a LEAF , Bus Tesla i Volvo" de Mats Zackrisson de l'11 de desembre de 2017. Aquí s'investiguen principalment els processos químics a les bateries dels vehicles, l'impacte de les vibracions i les condicions climàtiques de funcionament, els danys ambientals. No obstant això, hi ha una frase curiosa sobre la comparació de dues tecnologies de bateries d'ions de liti.
A la meva traducció gratuïta es veu així:
La tecnologia NMC mostra un impacte ambiental menor per quilòmetre conduït que la tecnologia LFP amb un ànode metàl·lic de la bateria, però és difícil reduir o eliminar errors. La conclusió és que la major densitat d'energia del NMC significa menys pes i, per tant, menys consum d'energia.
1) Tecnologia LMO de cèl·lules prismàtiques, fabricant , va costar 400 dòlars.
Aspecte de la cèl·lula OVM
2) Tecnologia LFP de cèl·lules prismàtiques, fabricant , va costar 160 dòlars.
Vista externa de la cèl·lula LFP
3) Per comparar, afegim una bateria de còpia de seguretat de l'avió construïda amb tecnologia LFP i la que va participar en l'escàndol sensacional , fabricant de True Blue Power.
Aspecte de la bateria TB44
4) Per objectivitat, afegim una bateria SAI estàndard
L'aparició d'una bateria de SAI clàssica
Posem les dades inicials en una taula.
Com podeu veure, de fet, les cèl·lules OVM tenen la major eficiència energètica, el plom clàssic perd almenys dues vegades en energia específica.
És clar per a tothom que el sistema BMS de la matriu de bateries d'ions de liti afegirà massa a aquesta solució, és a dir, reduirà la densitat d'energia en un 20 per cent (la diferència entre el pes net de les bateries i la solució completa, tenint en compte els sistemes BMS). , carcassa del mòdul, controlador de l'armari de la bateria). La massa dels ponts, l'interruptor de la bateria i l'armari de la bateria és condicionalment igual per a les bateries d'ió de liti i la matriu de bateries de bateries de plom-àcid.
Ara intentem comparar els paràmetres calculats. En aquest cas, prenem la profunditat de descàrrega per al plom - 70%, i per a Li-Ion - 90%.
Tingueu en compte que la baixa energia específica d'una bateria d'avió es deu al fet que la pròpia bateria (que es pot considerar com un mòdul) està tancada en una carcassa metàl·lica ignífuga, té connectors i un sistema de calefacció per funcionar a baixes temperatures. Per comparació, es fa un càlcul per a una cèl·lula de la bateria TB44, a partir del qual es pot concloure que les característiques són properes a les d'una cèl·lula LFP convencional. A més, la bateria d'aviació està dissenyada per a alts corrents de càrrega / descàrrega, que s'associa amb la necessitat de preparar ràpidament l'avió per a un nou vol a terra i un alt corrent de descàrrega en cas d'emergència a bord, per exemple, pèrdua de potència a bord
Per cert, aquí és com el fabricant compara diferents tipus de bateries d'avions
Com podem veure a les taules:
1) La capacitat de l'armari de bateries en el cas de la tecnologia LMO és més gran.
2) El nombre de cicles de bateria per a la LFP és més llarg.
3) La gravetat específica per a LFP és menor, respectivament, amb la mateixa capacitat, l'armari de bateries basat en la tecnologia de ferro-liti-fosfat és més gran.
4) La tecnologia LFP és menys propensa a la fugida tèrmica a causa de la seva estructura química. Com a resultat, es considera relativament segur.
Per a aquells que vulguin entendre visualment com es poden connectar les bateries d'ió de liti a una matriu de bateries per treballar amb un SAI, us recomano que consulteu aquí.Per exemple, aquest esquema. En aquest cas, el pes net de les bateries serà de 340 kg, la capacitat serà de 100 Ah.
O un diagrama per al LFP 160S2P, on el pes net de les bateries serà de 512 kg i la capacitat serà de 200 amperes-hora.
CONCLUSIÓ: Malgrat que les bateries amb química de ferro-liti-fosfat (LiFeO4, LFP) s'utilitzen principalment en vehicles elèctrics, les seves característiques tenen diversos avantatges respecte a la fórmula química de l'OVM, permeten una càrrega de corrent elevada i són menys susceptibles a la fugida tèrmica. Quin tipus de bateria triar depèn del proveïdor de solucions d'extrem a extrem, que ho determina en funció de diversos criteris, entre els quals destaca el cost de la matriu de bateries com a part del SAI. De moment, qualsevol tipus de bateries d'ions de liti encara perden en termes de cost amb les solucions clàssiques, però la gran densitat de potència de les bateries de liti per unitat de massa i les dimensions més petites determinaran cada cop més l'opció cap a nous dispositius d'emmagatzematge d'energia. En alguns casos, el menor pes brut del SAI determina l'elecció cap a les noves tecnologies. Aquest procés serà completament invisible, i actualment està frenat pels elevats costos en el segment de preus baixos (solucions de consum) i la inèrcia del pensament de seguretat contra incendis de liti entre els clients que busquen les millors opcions de SAI en el segment de SAI industrials amb un capacitat superior a 100 kVA. El nivell del segment de potència mitjana de SAI de 3 kVA a 100 kVA és possible per a la implementació en tecnologies d'ions de liti, però a causa de la producció a petita escala és bastant car i perd mostres en sèrie de SAI preparades amb bateries VRLA.
Per obtenir més informació i parlar d'una solució específica de bateria d'ions de liti per a la vostra sala de servidors o centre de dades, envieu una sol·licitud per correu electrònic. o fent una sol·licitud al lloc web de l'empresa .
TECNOLOGIES OBERTES – solucions integrades fiables de líders mundials, adaptades específicament als vostres objectius i objectius.
autor: Kulikov Oleg
Enginyer de disseny principal
Departament de Solucions d'Integració
Empresa de tecnologies obertes
Font: www.habr.com