Hoxe en día, case todo o mundo ten un teléfono no peto (teléfono intelixente, teléfono con cámara, tableta) que pode superar o rendemento do escritorio da casa, que hai varios anos sen actualizar. Cada gadget que tes ten unha batería de polímero de litio. Agora a pregunta é: que lector lembrará exactamente cando se produciu a transición irrevogable de "dispositivos de marcación" a dispositivos multifuncionais?
É difícil... Tes que esforzar a memoria, lembra o ano en que compraches o teu primeiro teléfono "intelixente". Para min é ao redor de 2008-2010. Nese momento, a capacidade dunha batería de litio para un teléfono normal era duns 700 mAh; agora a capacidade das baterías do teléfono alcanza os 4 mil mAh.
Un aumento da capacidade en 6 veces, a pesar de que, grosso modo, o tamaño da batería só aumentou en 2 veces.
Como nós , as solucións de iones de litio para UPS están conquistando rapidamente o mercado, teñen unha serie de vantaxes innegables e (especialmente nunha sala de servidores).
Amigos, hoxe tentaremos comprender e comparar solucións baseadas en baterías de fosfato de ferro-litio (LFP) e de litio-manganeso (LMO), estudaremos as súas vantaxes e inconvenientes e compararemos entre si segundo unha serie de indicadores específicos. Permíteme lembrarche que ambos tipos de baterías pertencen ás baterías de ión-litio e polímero de litio, pero difieren na súa composición química. Se estás interesado nunha continuación, por favor, debaixo do gato.
Perspectivas das tecnoloxías de litio no almacenamento de enerxía
A situación actual na Federación Rusa en 2017 foi a seguinte.
Usando a fonte: "Concepto para o desenvolvemento de sistemas de almacenamento de electricidade na Federación Rusa", Ministerio de Enerxía da Federación Rusa, 21 de agosto de 2017.
Como podes ver, a tecnoloxía de iones de litio naquel momento estaba á cabeza en achegarse á tecnoloxía de produción industrial (principalmente tecnoloxía LFP).
A continuación, vexamos as tendencias nos Estados Unidos ou, máis precisamente, consideremos a última versión do documento:
Referencia: ABBM son matrices de enerxía para fontes de enerxía ininterrompida, que se usan na industria da enerxía eléctrica para:
- Reserva de enerxía eléctrica para consumidores especialmente importantes en caso de interrupcións na subministración eléctrica por necesidades propias (SN) 0,4 kV nunha subestación (PS).
- Como unidade "buffer" para fontes alternativas.
- Compensación por escaseza de enerxía durante os picos de consumo para aliviar as instalacións de xeración e transporte de electricidade.
- Acumulación de enerxía durante o día cando o seu custo é baixo (pola noite).
Como podemos ver, as tecnoloxías Li-Ion, a partir de 2016, mantiveron firmemente a posición de liderado e mostraron un rápido crecemento múltiple tanto en potencia (MW) como en enerxía (MWh).
No mesmo documento podemos ler o seguinte:
"As tecnoloxías de ións de litio representan máis do 80% da enerxía e enerxía engadidas xeradas polos sistemas ABBM nos Estados Unidos a finais de 2016. As baterías de ión-litio teñen un ciclo de carga altamente eficiente e liberan a enerxía acumulada máis rápido. Ademais, teñen unha alta densidade de enerxía (densidade de potencia, nota do autor) e altas correntes de saída, o que levou a elixir como baterías para electrónicos portátiles e vehículos eléctricos”.
Tentemos comparar dúas tecnoloxías de baterías de iones de litio para UPS
Compararemos células prismáticas construídas en química LMO e LFP. Son estas dúas tecnoloxías (con variacións como LMO-NMC) as que son agora os principais deseños industriais para varios vehículos eléctricos e vehículos eléctricos.
Aquí pódese ler unha digresión lírica sobre as baterías dos vehículos eléctricosPreguntas, que ten que ver o transporte eléctrico? Déixame explicar: a difusión activa dos vehículos eléctricos que utilizan tecnoloxías Li-Ion superou hai tempo a etapa dos prototipos. E como sabemos, todas as tecnoloxías máis recentes chégannos de áreas caras e novas da vida. Por exemplo, moitas tecnoloxías do automóbil chegaron a nós desde a Fórmula 1, moitas novas tecnoloxías chegaron ás nosas vidas dende o sector espacial, etc... Polo tanto, na nosa opinión, as tecnoloxías de iones de litio están a penetrar agora nas solucións industriais.
Vexamos unha táboa comparativa entre os principais fabricantes, a química de baterías e as propias empresas de automoción que producen activamente vehículos eléctricos (híbridos).
Seleccionaremos exclusivamente celas prismáticas que se axusten ao factor de forma para usar nun SAI. Como podes ver, o titanato de litio (LTO-NMC) é un estraño en termos de enerxía almacenada específica. Quedan tres fabricantes de células prismáticas aptas para o seu uso en solucións industriais, en particular baterías de UPS.
Vou citar e traducir do documento "Avaliación do ciclo de vida do electrodo de litio de longa duración para baterías de vehículos eléctricos - pila para autobuses LEAF, Tesla e VOLVO" (Orixinal "Avaliación do ciclo de vida do electrodo de litio de longa duración para baterías de vehículos eléctricos - pila para LEAF". , Tesla and Volvo bus" con data do 11 de decembro de 2017 de Mats Zackrisson. Examina principalmente os procesos químicos nas baterías de vehículos, a influencia das vibracións e as condicións climáticas de funcionamento e os danos ao medio ambiente. Non obstante, hai unha frase interesante sobre a comparación. de dúas tecnoloxías de baterías de iones de litio.
Na miña tradución gratuíta parece isto:
A tecnoloxía NMC mostra un menor impacto ambiental por quilómetro de vehículo que a tecnoloxía LFP cunha batería de ánodo metálico, pero é difícil reducir ou eliminar os erros. A idea principal é esta: a maior densidade de enerxía do NMC resulta en menor peso e, polo tanto, menor consumo de enerxía.
1) Tecnoloxía LMO de células prismáticas, fabricante , custa $400.
Aparición da célula OVM
2) Tecnoloxía LFP de células prismáticas, fabricante , custa $160.
Aparición dunha célula LFP
3) A modo de comparación, engademos unha batería de respaldo do avión construída con tecnoloxía LFP e a mesma que participou no sensacional escándalo , fabricante True Blue Power.
Aspecto da batería TB44
4) Para obter obxectividade, engademos unha batería UPS estándar
Aspecto dunha batería clásica de UPS
Imos poñer os datos de orixe nunha táboa.
Como podemos ver, de feito, as células LMO teñen a maior eficiencia enerxética; o chumbo clásico é polo menos o dobre de eficiencia enerxética.
Está claro para todos que un sistema BMS para unha matriz de baterías Li-Ion engadirá peso a esta solución, é dicir, reducirá a enerxía específica nun 20 por cento (a diferenza entre o peso neto das baterías e a solución completa). tendo en conta os sistemas BMS, carcasa do módulo, controlador do armario de batería). Suponse que a masa dos puentes, do interruptor da batería e do gabinete da batería é condicionalmente igual para as baterías de ión-litio e para a matriz de baterías de chumbo-ácido.
Agora imos tentar comparar os parámetros calculados. Neste caso, aceptaremos a profundidade de descarga para o chumbo como 70%, e para Li-Ion como 90%.
Teña en conta que a baixa enerxía específica para unha batería de avión débese ao feito de que a propia batería (que pode considerarse un módulo) está encerrada nunha carcasa metálica ignífuga, ten conectores e un sistema de calefacción para funcionar en condicións de baixa temperatura. A modo de comparación, dáse un cálculo para unha célula da batería TB44, do que podemos concluír que as características son similares ás dunha célula LFP convencional. Ademais, a batería do avión está deseñada para altas correntes de carga/descarga, o que está asociado á necesidade de preparar rapidamente a aeronave para un novo voo en terra e unha gran corrente de descarga en caso de emerxencia a bordo, por exemplo, unha perda de enerxía a bordo
Por certo, así é como o propio fabricante compara diferentes tipos de baterías de avións
Como vemos nas táboas:
1) A potencia do armario da batería no caso da tecnoloxía LMO é maior.
2) O número de ciclos de batería para LFP é maior.
3) A gravidade específica para LFP é menor; polo tanto, coa mesma capacidade, o armario da batería baseado na tecnoloxía de ferro-fosfato de litio é maior.
4) A tecnoloxía LFP é menos propensa á fuga térmica, debido á súa estrutura química. Como resultado, considérase relativamente seguro.
Para aqueles que queiran entender claramente como se poden combinar as baterías de iones de litio nunha matriz de baterías para funcionar cun UPS, recoméndolle botarlle unha ollada aquí.Por exemplo, este diagrama. Neste caso, o peso neto das baterías será de 340 kg, a capacidade será de 100 amperios-hora.
Ou un circuíto para LFP 160S2P, onde a masa neta das baterías será de 512 kg e a capacidade será de 200 amperios-hora.
CONCLUSIÓN: A pesar de que as baterías coa química do ferro-fosfato de litio (LiFeO4, LFP) utilízanse principalmente en vehículos eléctricos, as súas características teñen unha serie de vantaxes sobre a fórmula química do LMO, permiten cargar a maior corrente e son menos susceptibles. ao risco de fuga térmica. Que tipo de baterías elixir queda ao criterio do provedor dunha solución integrada preparada, quen o determina segundo unha serie de criterios, e non menos importante é o custo da matriz de baterías como parte do SAI. Polo momento, calquera tipo de baterías de ión-litio aínda ten un custo inferior ás solucións clásicas, pero a alta potencia específica das baterías de litio por unidade de masa e as dimensións máis pequenas determinarán cada vez máis a elección cara a novos dispositivos de almacenamento de enerxía. Nalgúns casos, o menor peso bruto do SAI determina a elección cara ás novas tecnoloxías. Este proceso terá lugar completamente desapercibido, e actualmente vese prexudicado polo alto custo no segmento de prezos baixos (solucións domésticas) e a inercia de pensar sobre a seguridade contra incendios do litio entre os clientes que buscan as mellores opcións de SAI no SAI industrial. segmento de potencia superior a 100 kVA. O nivel de potencia do SAI do segmento medio de 3 kVA a 100 kVA pódese implementar mediante tecnoloxías de iones de litio, pero debido á produción a pequena escala, é bastante caro e inferior aos modelos de SAI en serie listos para usar con baterías VRLA.
Podes atopar máis detalles e discutir unha solución específica usando baterías de iones de litio para a túa sala de servidores ou centro de datos enviando unha solicitude por correo electrónico , ou facendo unha solicitude na páxina web da empresa .
TECNOLOXÍAS ABERTAS – solucións integrais fiables de líderes mundiais, adaptadas especificamente aos seus obxectivos e metas.
autor: Kulikov Oleg
Enxeñeiro de deseño líder
Departamento de Solucións de Integración
Empresa de tecnoloxías abertas
Fonte: www.habr.com