امروزه تقریباً همه یک تلفن در جیب خود دارند (تلفن هوشمند، تلفن دوربین دار، تبلت) که می تواند از نظر عملکرد بهتر از دسکتاپ خانه شما که چندین سال است آن را به روز نکرده اید، بهتر باشد. هر گجتی که دارید یک باتری لیتیوم پلیمری دارد. حال سؤال این است: کدام خواننده دقیقاً زمان انتقال غیرقابل برگشت از "شماره‌گیر" به دستگاه‌های چند منظوره را به خاطر می‌آورد؟
سخت است... باید حافظه خود را ضعیف کنید، سالی را که اولین تلفن هوشمند خود را خریدید، به یاد بیاورید. برای من حدود 2008-2010 است. در آن زمان ظرفیت یک باتری لیتیومی برای یک گوشی معمولی حدود 700 میلی آمپر ساعت بود؛ اکنون ظرفیت باتری های گوشی به 4 هزار میلی آمپر ساعت می رسد.
افزایش ظرفیت 6 برابر، با وجود این واقعیت که، به طور کلی، اندازه باتری تنها 2 برابر افزایش یافته است.
مانند ما راه حل های لیتیوم یون UPS به سرعت در حال تسخیر بازار هستند، دارای تعدادی مزیت غیرقابل انکار و (به خصوص در اتاق سرور).
دوستان امروز سعی می کنیم محلول های مبتنی بر باتری های آهن لیتیوم فسفات (LFP) و لیتیوم منگنز (LMO) را درک و مقایسه کنیم و مزایا و معایب آنها را بررسی کنیم و با توجه به تعدادی شاخص خاص با یکدیگر مقایسه کنیم. اجازه دهید یادآوری کنم که هر دو نوع باتری متعلق به باتری های لیتیوم یونی، لیتیوم پلیمری هستند، اما در ترکیب شیمیایی متفاوت هستند. اگر به ادامه علاقه دارید، لطفاً زیر گربه.
چشم انداز فناوری های لیتیوم در ذخیره سازی انرژی
وضعیت فعلی فدراسیون روسیه در سال 2017 به شرح زیر بود.
با استفاده از منبع: "مفهوم توسعه سیستم های ذخیره سازی برق در فدراسیون روسیه"، وزارت انرژی فدراسیون روسیه، 21 اوت 2017.
همانطور که می بینید، فناوری لیتیوم یون در آن زمان در نزدیک شدن به فناوری تولید صنعتی (در درجه اول فناوری LFP) پیشرو بود.
در مرحله بعد، بیایید به روندهای ایالات متحده نگاه کنیم، یا دقیق تر، آخرین نسخه سند را در نظر بگیریم:
مرجع: ABBM آرایه های انرژی برای منابع تغذیه بدون وقفه هستند که در صنعت برق برای موارد زیر استفاده می شوند:
- رزرو برق برای مصرف کنندگان به ویژه مهم در صورت وقفه در منبع تغذیه برای نیازهای خود (SN) 0,4 کیلو ولت در یک پست (PS).
- به عنوان یک درایو "بافر" برای منابع جایگزین.
- جبران کمبود برق در زمان پیک مصرف برای رفع تاسیسات تولید و انتقال برق.
- انباشت انرژی در روز که هزینه آن کم است (شب).
همانطور که می بینیم، فناوری های Li-Ion، از سال 2016، به طور محکم موقعیت پیشرو را حفظ کردند و رشد چندگانه سریع در هر دو قدرت (MW) و انرژی (MWh) را نشان دادند.
در همین سند می توانیم موارد زیر را بخوانیم:
فن آوری های لیتیوم یون بیش از 80 درصد از توان و انرژی اضافه تولید شده توسط سیستم های ABBM در ایالات متحده در پایان سال 2016 را نشان می دهد. باتری‌های لیتیوم یون دارای چرخه شارژ بسیار کارآمد هستند و توان انباشته شده را سریع‌تر آزاد می‌کنند. علاوه بر این، آنها دارای چگالی انرژی بالا (چگالی توان، یادداشت نویسنده) و جریان خروجی بالایی هستند که منجر به انتخاب آنها به عنوان باتری برای وسایل الکترونیکی قابل حمل و وسایل نقلیه الکتریکی شده است.
بیایید سعی کنیم دو فناوری باتری لیتیوم یون را برای UPS مقایسه کنیم
ما سلول های منشوری ساخته شده بر اساس شیمی LMO و LFP را با هم مقایسه خواهیم کرد. این دو فناوری (با تغییراتی مانند LMO-NMC) هستند که در حال حاضر طرح‌های صنعتی اصلی برای وسایل نقلیه الکتریکی و وسایل نقلیه الکتریکی مختلف هستند.
یک انحراف غزلی در مورد باتری در وسایل نقلیه الکتریکی را می توانید در اینجا بخوانیدمی پرسید حمل و نقل الکتریکی چه ربطی به آن دارد؟ اجازه دهید توضیح بدهم: گسترش فعال وسایل نقلیه الکتریکی مبتنی بر فناوری‌های Li-Ion مدت‌هاست که از مرحله نمونه‌های اولیه فراتر رفته است. و همانطور که می دانیم، تمام آخرین فن آوری ها از مناطق گران قیمت و جدید زندگی به ما می رسد. به عنوان مثال، بسیاری از فناوری های خودرویی از فرمول 1 به ما رسید، بسیاری از فناوری های جدید از بخش فضایی وارد زندگی ما شد و ... بنابراین، به نظر ما، فناوری های لیتیوم یون اکنون در راه حل های صنعتی نفوذ می کنند.
بیایید به جدول مقایسه ای بین تولید کنندگان اصلی، شیمی باتری و خود شرکت های خودروسازی که به طور فعال خودروهای الکتریکی (هیبریدی) تولید می کنند، نگاه کنیم.
ما سلول‌های منشوری منحصراً متناسب با فاکتور فرم را برای استفاده در یک UPS انتخاب می‌کنیم. همانطور که می بینید، لیتیوم تیتانات (LTO-NMC) از نظر انرژی ذخیره شده خاص یک خارجی است. هنوز سه تولید کننده سلول های منشوری مناسب برای استفاده در محلول های صنعتی، به ویژه باتری های UPS وجود دارد.
من از سند "ارزیابی چرخه عمر طول عمر الکترود لیتیومی برای باتری خودروهای الکتریکی - سلول برای اتوبوس های LEAF، Tesla و VOLVO" نقل قول و ترجمه خواهم کرد (اصلی "ارزیابی چرخه عمر طولانی الکترود لیتیوم برای باتری خودروهای الکتریکی - سلول برای LEAF" ، اتوبوس تسلا و ولوو" مورخ 11 دسامبر 2017 از Mats Zackrisson. بیشتر به بررسی فرآیندهای شیمیایی در باتری های خودرو، تأثیر ارتعاشات و شرایط عملکرد آب و هوایی و آسیب به محیط می پردازد. با این حال، یک عبارت جالب در مورد مقایسه وجود دارد. از دو فناوری باتری لیتیوم یونی
در ترجمه آزاد من به این صورت است:
فناوری NMC اثرات زیست محیطی کمتری را در هر کیلومتر خودرو نسبت به فناوری LFP با سلول باتری آند فلزی نشان می دهد، اما کاهش یا حذف خطاها دشوار است. ایده اصلی این است: چگالی انرژی بالاتر NMC منجر به وزن کمتر و در نتیجه مصرف انرژی کمتر می شود.
1) فناوری LMO سلول منشوری، سازنده ، قیمت 400 دلار.
ظاهر سلول LMO
2) فناوری LFP سلول منشوری، سازنده ، قیمت 160 دلار.
ظاهر یک سلول LFP
3) برای مقایسه، بیایید یک باتری پشتیبان هواپیما که بر اساس فناوری LFP ساخته شده است و همان باتری که در رسوایی هیجان انگیز شرکت داشت اضافه کنیم. ، سازنده True Blue Power.
ظاهر باتری TB44
4) برای عینی بودن، بیایید یک باتری UPS استاندارد اضافه کنیم
ظاهر یک باتری یو پی اس کلاسیک
بیایید داده های منبع را در یک جدول قرار دهیم.
همانطور که می بینیم، در واقع، سلول های LMO بالاترین راندمان انرژی را دارند؛ سرب کلاسیک حداقل دو برابر انرژی کارآمدتر است.
برای همه روشن است که یک سیستم BMS برای آرایه باتری لیتیوم یونی به این محلول اضافه می کند، یعنی انرژی ویژه را حدود 20 درصد کاهش می دهد (تفاوت بین وزن خالص باتری ها و محلول کامل). با در نظر گرفتن سیستم های BMS، پوسته ماژول، کنترلر کابینت باتری). جرم جامپرها، سوئیچ باتری و کابینت باتری به طور مشروط برای باتری های لیتیوم یون و مجموعه باتری باتری های سرب اسیدی برابر فرض می شود.
حالا بیایید سعی کنیم پارامترهای محاسبه شده را با هم مقایسه کنیم. در این حالت، عمق تخلیه را برای سرب 70% و برای Li-Ion 90% می پذیریم.
توجه داشته باشید که انرژی ویژه کم برای باتری هواپیما به این دلیل است که خود باتری (که می توان آن را به عنوان یک ماژول در نظر گرفت) در یک محفظه نسوز فلزی محصور شده است، دارای اتصالات و سیستم گرمایشی برای کار در شرایط دمای پایین است. برای مقایسه، محاسبه ای برای یک سلول در باتری TB44 داده شده است، که از آن می توان نتیجه گرفت که ویژگی ها مشابه یک سلول LFP معمولی است. علاوه بر این، باتری هواپیما برای جریان‌های شارژ/دشارژ بالا طراحی شده است، که با نیاز به آماده‌سازی سریع هواپیما برای یک پرواز جدید روی زمین و جریان تخلیه زیاد در مواقع اضطراری در هواپیما همراه است، برای مثال، از دست دادن قدرت روی برد
به هر حال، این نحوه مقایسه خود سازنده انواع مختلف باتری هواپیما است
همانطور که از جداول می بینیم:
1) قدرت کابینت باتری در مورد تکنولوژی LMO بیشتر است.
2) تعداد چرخه های باتری برای LFP بیشتر است.
3) وزن مخصوص برای LFP کمتر است؛ بر این اساس، با همان ظرفیت، کابینت باتری مبتنی بر فناوری آهن-لیتیوم فسفات بزرگتر است.
4) تکنولوژی LFP کمتر مستعد فرار حرارتی است که به دلیل ساختار شیمیایی آن است. در نتیجه، نسبتاً ایمن در نظر گرفته می شود.
برای کسانی که می خواهند به وضوح بفهمند که چگونه باتری های لیتیوم یون را می توان در یک آرایه باتری برای کار با یک UPS ترکیب کرد، توصیه می کنم نگاهی به اینجا بیاندازند.به عنوان مثال، این نمودار. در این حالت وزن خالص باتری ها 340 کیلوگرم و ظرفیت آن 100 آمپر ساعت خواهد بود.
یا مداری برای LFP 160S2P که جرم خالص باتری ها 512 کیلوگرم و ظرفیت آن 200 آمپر ساعت خواهد بود.
نتیجه: علیرغم این واقعیت که باتری‌هایی با ترکیب شیمیایی آهن-لیتیوم فسفات (LiFeO4، LFP) بیشتر در خودروهای الکتریکی استفاده می‌شوند، ویژگی‌های آنها نسبت به فرمول شیمیایی LMO مزایای زیادی دارد، آنها اجازه شارژ در جریان بالاتر را می‌دهند و کمتر حساس هستند. به خطر فرار حرارتی. اینکه چه نوع باتری هایی را انتخاب کنید به صلاحدید تامین کننده راه حل یکپارچه آماده باقی می ماند، که این را با توجه به تعدادی معیار تعیین می کند، و مهمتر از همه هزینه آرایه باتری به عنوان بخشی از UPS است. در حال حاضر، هر نوع باتری لیتیوم یونی هنوز از نظر هزینه نسبت به راه حل های کلاسیک پایین تر است، اما قدرت ویژه بالای باتری های لیتیومی در واحد جرم و ابعاد کوچکتر، به طور فزاینده ای انتخاب دستگاه های ذخیره انرژی جدید را تعیین می کند. در برخی موارد، وزن ناخالص کمتر یو پی اس انتخاب به سمت فناوری های جدید را تعیین می کند. این فرآیند کاملاً بدون توجه انجام می شود و در حال حاضر به دلیل هزینه بالا در بخش قیمت پایین (راه حل های خانگی) و اینرسی تفکر در مورد ایمنی آتش سوزی لیتیوم در بین مشتریانی که به دنبال بهترین گزینه های یو پی اس در یو پی اس های صنعتی هستند، مختل شده است. بخش با ظرفیت بیش از 100 کیلو ولت آمپر. سطح میانی توان یو پی اس از 3 کیلو ولت آمپر تا 100 کیلو ولت آمپر را می توان با استفاده از فناوری های لیتیوم یونی پیاده سازی کرد، اما به دلیل تولید در مقیاس کوچک، بسیار گران و پایین تر از مدل های UPS سریال آماده با استفاده از باتری های VRLA است.
می توانید با ارسال یک درخواست از طریق ایمیل، جزئیات بیشتری را بیابید و در مورد راه حل خاصی با استفاده از باتری های لیتیوم یون برای اتاق سرور یا مرکز داده خود صحبت کنید. ، یا با درخواست در وب سایت شرکت .
فن آوری های باز - راه حل های جامع قابل اعتماد از رهبران جهان، به طور خاص با اهداف و مقاصد شما سازگار شده است.
نویسنده: کولیکوف اولگ
مهندس طراحی پیشرو
بخش راه حل های یکپارچه سازی
شرکت فناوری های باز
منبع: www.habr.com