લિથિયમ-આયન UPS: કઈ પ્રકારની બેટરી પસંદ કરવી, LMO અથવા LFP?

આજે, લગભગ દરેક વ્યક્તિના ખિસ્સામાં એક ફોન છે (સ્માર્ટફોન, કેમેરા ફોન, ટેબ્લેટ) જે તમારા ઘરના ડેસ્કટૉપને પાછળ રાખી શકે છે, જેને તમે પરફોર્મન્સની દ્રષ્ટિએ ઘણા વર્ષોથી અપડેટ કર્યું નથી. તમારી પાસેના દરેક ગેજેટમાં લિથિયમ પોલિમર બેટરી હોય છે. હવે પ્રશ્ન એ છે કે: "ડાયલર્સ" થી મલ્ટિફંક્શનલ ઉપકરણોમાં અફર સંક્રમણ ક્યારે થયું હતું તે કયા વાચકને બરાબર યાદ હશે?

તે મુશ્કેલ છે... તમારે તમારી યાદશક્તિને તાણ કરવી પડશે, તમે તમારો પહેલો "સ્માર્ટ" ફોન ખરીદ્યો તે વર્ષ યાદ રાખો. મારા માટે તે 2008-2010 ની આસપાસ છે. તે સમયે, નિયમિત ફોન માટે લિથિયમ બેટરીની ક્ષમતા લગભગ 700 mAh હતી; હવે ફોનની બેટરીની ક્ષમતા 4 હજાર mAh સુધી પહોંચી ગઈ છે.

ક્ષમતામાં 6 ગણો વધારો, એ હકીકત હોવા છતાં, આશરે કહીએ તો, બેટરીનું કદ ફક્ત 2 ગણો વધ્યું છે.

અમારા જેવા અમારા લેખમાં પહેલેથી જ ચર્ચા કરવામાં આવી છે, UPS માટે લિથિયમ-આયન સોલ્યુશન્સ ઝડપથી બજારને જીતી રહ્યું છે, તેના અસંખ્ય નિર્વિવાદ ફાયદા છે અને વાપરવા માટે એકદમ સલામત (ખાસ કરીને સર્વર રૂમમાં).

મિત્રો, આજે આપણે આયર્ન-લિથિયમ ફોસ્ફેટ (LFP) અને લિથિયમ-મેંગનીઝ (LMO) બેટરી પર આધારિત ઉકેલોને સમજવા અને તેની તુલના કરવાનો પ્રયાસ કરીશું, તેમના ફાયદા અને ગેરફાયદાનો અભ્યાસ કરીશું અને સંખ્યાબંધ ચોક્કસ સૂચકાંકો અનુસાર એકબીજા સાથે તુલના કરીશું. ચાલો હું તમને યાદ કરાવું કે બંને પ્રકારની બેટરીઓ લિથિયમ-આયન, લિથિયમ-પોલિમર બેટરીની છે, પરંતુ રાસાયણિક રચનામાં અલગ છે. જો તમને ચાલુ રાખવામાં રસ છે, તો કૃપા કરીને, બિલાડીની નીચે.

ઉર્જા સંગ્રહમાં લિથિયમ તકનીકોની સંભાવનાઓ

2017 માં રશિયન ફેડરેશનમાં વર્તમાન પરિસ્થિતિ નીચે મુજબ હતી.

ક્લિક કરવા યોગ્ય

સ્ત્રોતનો ઉપયોગ કરીને: "રશિયન ફેડરેશનમાં વીજળી સ્ટોરેજ સિસ્ટમ્સના વિકાસ માટેનો ખ્યાલ," રશિયન ફેડરેશનના ઉર્જા મંત્રાલય, ઓગસ્ટ 21, 2017.

જેમ તમે જોઈ શકો છો, તે સમયે લિથિયમ-આયન ટેક્નોલોજી ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન તકનીક (મુખ્યત્વે LFP ટેક્નોલૉજી) સુધી પહોંચવામાં અગ્રણી હતી.

આગળ, ચાલો યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં વલણો જોઈએ, અથવા વધુ સ્પષ્ટ રીતે, દસ્તાવેજના નવીનતમ સંસ્કરણને ધ્યાનમાં લઈએ:

સંદર્ભ: ABBM એ અવિરત વીજ પુરવઠો માટે ઊર્જા એરે છે, જેનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રિક પાવર ઉદ્યોગમાં આ માટે થાય છે:

• સબસ્ટેશન (PS) પર પોતાની જરૂરિયાતો (SN) 0,4 kV માટે વીજ પુરવઠામાં વિક્ષેપના કિસ્સામાં ખાસ કરીને મહત્વપૂર્ણ ગ્રાહકો માટે વીજળીનું આરક્ષણ.
• વૈકલ્પિક સ્ત્રોતો માટે "બફર" ડ્રાઇવ તરીકે.
• વીજ ઉત્પાદન અને ટ્રાન્સમિશન સુવિધાઓને રાહત આપવા માટે મહત્તમ વપરાશ દરમિયાન વીજ અછત માટે વળતર.
• દિવસ દરમિયાન ઊર્જાનું સંચય જ્યારે તેની કિંમત ઓછી હોય (રાતનો સમય).

ક્લિક કરવા યોગ્ય

જેમ આપણે જોઈ શકીએ છીએ, લિ-આયન ટેક્નોલોજીઓ, 2016 સુધી, નિશ્ચિતપણે અગ્રણી સ્થાન ધરાવે છે અને પાવર (MW) અને ઊર્જા (MWh) બંનેમાં ઝડપી બહુવિધ વૃદ્ધિ દર્શાવે છે.

સમાન દસ્તાવેજમાં આપણે નીચેના વાંચી શકીએ છીએ:

"લિથિયમ-આયન ટેક્નોલોજીઓ 80 ના અંતમાં યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં ABBM સિસ્ટમ્સ દ્વારા ઉત્પન્ન કરાયેલ વધારાની શક્તિ અને ઊર્જાના 2016% થી વધુનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. લિથિયમ-આયન બેટરીઓ અત્યંત કાર્યક્ષમ ચાર્જ ચક્ર ધરાવે છે અને સંચિત શક્તિને ઝડપથી મુક્ત કરે છે. વધુમાં, તેમની પાસે ઉચ્ચ ઉર્જા ઘનતા (પાવર ડેન્સિટી, લેખકની નોંધ) અને ઉચ્ચ આઉટપુટ કરંટ છે, જેના કારણે પોર્ટેબલ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ અને ઇલેક્ટ્રિક વાહનો માટે બેટરી તરીકે તેમની પસંદગી થઈ છે."

ચાલો UPS માટે બે લિથિયમ-આયન બેટરી તકનીકોની તુલના કરવાનો પ્રયાસ કરીએ

અમે LMO અને LFP રસાયણશાસ્ત્ર પર બનેલા પ્રિઝમેટિક કોષોની તુલના કરીશું. તે આ બે તકનીકો છે (જેમ કે LMO-NMC જેવી વિવિધતાઓ સાથે) જે હવે વિવિધ ઇલેક્ટ્રિક વાહનો અને ઇલેક્ટ્રિક વાહનો માટે મુખ્ય ઔદ્યોગિક ડિઝાઇન છે.

ઇલેક્ટ્રીક વાહનોમાં બેટરીઓ પર એક ગીતાત્મક વિષયાંતર અહીં વાંચી શકાય છેતમે પૂછો છો કે ઇલેક્ટ્રિક ટ્રાન્સપોર્ટનો તેની સાથે શું સંબંધ છે? મને સમજાવવા દો: લિ-આયન તકનીકોનો ઉપયોગ કરીને ઇલેક્ટ્રિક વાહનોનો સક્રિય ફેલાવો પ્રોટોટાઇપ્સના તબક્કાને લાંબા સમયથી વટાવી ગયો છે. અને જેમ આપણે જાણીએ છીએ, બધી નવીનતમ તકનીકો જીવનના ખર્ચાળ, નવા ક્ષેત્રોમાંથી અમારી પાસે આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ફોર્મ્યુલા 1 થી ઘણી બધી ઓટોમોટિવ ટેક્નોલોજીઓ અમારી પાસે આવી, ઘણી નવી તકનીકો અવકાશ ક્ષેત્રમાંથી આપણા જીવનમાં આવી, વગેરે... તેથી, અમારા મતે, લિથિયમ-આયન તકનીકો હવે ઔદ્યોગિક ઉકેલોમાં પ્રવેશી રહી છે.

ચાલો મુખ્ય ઉત્પાદકો, બેટરી રસાયણશાસ્ત્ર અને ઓટોમોટિવ કંપનીઓ કે જેઓ સક્રિયપણે ઇલેક્ટ્રિક વાહનો (સંકર) ઉત્પન્ન કરે છે તેમની વચ્ચેની સરખામણી કોષ્ટક જોઈએ.

અમે યુપીએસમાં ઉપયોગ માટે ફોર્મ ફેક્ટરમાં ફિટ થતા વિશિષ્ટ રીતે પ્રિઝમેટિક કોષો પસંદ કરીશું. જેમ તમે જોઈ શકો છો, લિથિયમ ટાઇટેનેટ (LTO-NMC) એ ચોક્કસ સંગ્રહિત ઊર્જાના સંદર્ભમાં બહારની વ્યક્તિ છે. ઔદ્યોગિક ઉકેલો, ખાસ કરીને UPS બેટરીઓમાં ઉપયોગ માટે યોગ્ય પ્રિઝમેટિક કોષોના ત્રણ ઉત્પાદકો બાકી છે.

હું દસ્તાવેજમાંથી "લાઇફ સાઇકલ એસેસમેન્ટ ઓફ લોન્ગ લાઇફ લિથિયમ ઇલેક્ટ્રોડ ફોર ઇલેક્ટ્રીક વ્હીકલ બેટરી- સેલ ફોર LEAF, ટેસ્લા અને વોલ્વો બસ" (મૂળ "ઇલેક્ટ્રિક વાહન બેટરી માટે લાંબા જીવન લિથિયમ ઇલેક્ટ્રોડનું જીવન ચક્ર આકારણી- LEAF માટે સેલ , ટેસ્લા અને વોલ્વો બસ" 11 ડિસેમ્બર, 2017 ના રોજ મેટ્સ ઝેક્રિસન તરફથી. તે મોટે ભાગે વાહનની બેટરીમાં થતી રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ, સ્પંદનો અને આબોહવાની કાર્યકારી પરિસ્થિતિઓના પ્રભાવ અને પર્યાવરણને થતા નુકસાનની તપાસ કરે છે. જો કે, સરખામણી સંબંધિત એક રસપ્રદ શબ્દસમૂહ છે. બે લિથિયમ-આયન બેટરી ટેકનોલોજી.

મારા મફત અનુવાદમાં તે આના જેવું દેખાય છે:

મેટલ એનોડ બેટરી સેલ સાથે LFP ટેક્નોલોજી કરતાં NMC ટેક્નોલૉજી વાહન કિલોમીટર દીઠ ઓછી પર્યાવરણીય અસર દર્શાવે છે, પરંતુ ભૂલો ઘટાડવા અથવા દૂર કરવી મુશ્કેલ છે. મુખ્ય વિચાર આ છે: એનએમસીની ઊંચી ઉર્જા ઘનતા ઓછા વજનમાં પરિણમે છે અને તેથી વીજ વપરાશ ઓછો થાય છે.

1) પ્રિઝમેટિક સેલ LMO ટેકનોલોજી, ઉત્પાદક CPEC, યુએસએ, કિંમત $400.

LMO સેલનો દેખાવ

2) પ્રિઝમેટિક સેલ LFP ટેકનોલોજી, ઉત્પાદક એએ પોર્ટેબલ પાવર કોર્પો, કિંમત $160.

LFP સેલનો દેખાવ

3) સરખામણી માટે, ચાલો LFP ટેક્નોલોજી પર બનેલી એરક્રાફ્ટ બેકઅપ બેટરી ઉમેરીએ અને તે જ કે જેણે સનસનાટીભર્યા કૌભાંડમાં ભાગ લીધો હતો. 2013 માં બોઇંગ આગ, ઉત્પાદક ટ્રુ બ્લુ પાવર.

TB44 બેટરીનો દેખાવ

4) ઉદ્દેશ્ય માટે, ચાલો પ્રમાણભૂત UPS બેટરી ઉમેરીએ લીડ-એસિડ/પોર્ટલેક/PXL12090, 12V.
ક્લાસિક UPS બેટરીનો દેખાવ

ચાલો સ્ત્રોત ડેટાને કોષ્ટકમાં મૂકીએ.

ક્લિક કરવા યોગ્ય

જેમ આપણે જોઈ શકીએ છીએ, ખરેખર, LMO કોષોમાં સૌથી વધુ ઉર્જા કાર્યક્ષમતા હોય છે; ક્લાસિક લીડ ઓછામાં ઓછી બમણી ઊર્જા કાર્યક્ષમ હોય છે.

તે દરેકને સ્પષ્ટ છે કે લિ-આયન બેટરી એરે માટેની BMS સિસ્ટમ આ સોલ્યુશનમાં વજન ઉમેરશે, એટલે કે, તે ચોક્કસ ઊર્જાને લગભગ 20 ટકા ઘટાડી દેશે (બેટરીનાં ચોખ્ખા વજન અને સંપૂર્ણ ઉકેલ વચ્ચેનો તફાવત. BMS સિસ્ટમ્સ, મોડ્યુલ શેલ, બેટરી કેબિનેટ નિયંત્રકને ધ્યાનમાં લેતા). જમ્પર્સ, બેટરી સ્વીચ અને બેટરી કેબિનેટનો સમૂહ લિથિયમ-આયન બેટરી અને લીડ-એસિડ બેટરીની બેટરી એરે માટે શરતી રીતે સમાન હોવાનું માનવામાં આવે છે.

હવે ચાલો ગણતરી કરેલ પરિમાણોની તુલના કરવાનો પ્રયાસ કરીએ. આ કિસ્સામાં, અમે લીડ માટે 70% અને લિ-આયન માટે 90% તરીકે ડિસ્ચાર્જ ઊંડાઈ સ્વીકારીશું.

ક્લિક કરવા યોગ્ય

નોંધ કરો કે એરક્રાફ્ટ બેટરી માટે ઓછી ચોક્કસ ઉર્જા એ હકીકતને કારણે છે કે બેટરી પોતે (જેને મોડ્યુલ તરીકે ગણી શકાય) મેટલ ફાયરપ્રૂફ કેસીંગમાં બંધ છે, તેમાં કનેક્ટર્સ અને નીચા તાપમાનની સ્થિતિમાં કામ કરવા માટે હીટિંગ સિસ્ટમ છે. સરખામણી માટે, TB44 બેટરીમાં એક કોષ માટે ગણતરી આપવામાં આવે છે, જેમાંથી આપણે નિષ્કર્ષ પર આવી શકીએ છીએ કે લાક્ષણિકતાઓ પરંપરાગત LFP સેલ જેવી જ છે. વધુમાં, એરક્રાફ્ટની બેટરી ઉચ્ચ ચાર્જ/ડિસ્ચાર્જ કરંટ માટે તૈયાર કરવામાં આવી છે, જે જમીન પર નવી ફ્લાઇટ માટે ઝડપથી એરક્રાફ્ટ તૈયાર કરવાની જરૂરિયાત સાથે સંકળાયેલી છે અને બોર્ડ પર કટોકટીની સ્થિતિમાં મોટા ડિસ્ચાર્જ કરંટ, ઉદાહરણ તરીકે, ઓન-બોર્ડ પાવરની ખોટ
માર્ગ દ્વારા, આ રીતે ઉત્પાદક પોતે વિવિધ પ્રકારની એરક્રાફ્ટ બેટરીઓની તુલના કરે છે

જેમ આપણે કોષ્ટકોમાંથી જોઈએ છીએ:

1) LMO ટેક્નોલોજીના કિસ્સામાં બેટરી કેબિનેટની શક્તિ વધારે છે.
2) LFP માટે બેટરી સાયકલની સંખ્યા વધારે છે.
3) LFP માટે વિશિષ્ટ ગુરુત્વાકર્ષણ ઓછું છે; તે મુજબ, સમાન ક્ષમતા સાથે, આયર્ન-લિથિયમ ફોસ્ફેટ તકનીક પર આધારિત બેટરી કેબિનેટ મોટી છે.
4) LFP ટેકનોલોજી થર્મલ રનઅવે માટે ઓછી સંભાવના ધરાવે છે, જે તેના રાસાયણિક બંધારણને કારણે છે. પરિણામે, તે પ્રમાણમાં સલામત ગણવામાં આવે છે.

યુપીએસ સાથે કામ કરવા માટે લિથિયમ-આયન બેટરીને બેટરી એરેમાં કેવી રીતે કનેક્ટ કરી શકાય તે સ્પષ્ટપણે સમજવા માંગતા લોકો માટે, હું અહીં એક નજર કરવાની ભલામણ કરું છું.ઉદાહરણ તરીકે, આ રેખાકૃતિ. આ કિસ્સામાં, બેટરીનું ચોખ્ખું વજન 340 કિલો હશે, ક્ષમતા 100 એમ્પીયર-કલાક હશે.

ક્લિક કરવા યોગ્ય

અથવા LFP 160S2P માટે સર્કિટ, જ્યાં બેટરીનો નેટ માસ 512 કિગ્રા હશે અને ક્ષમતા 200 એમ્પીયર-કલાક હશે.

ક્લિક કરવા યોગ્ય

નિષ્કર્ષ: આયર્ન-લિથિયમ ફોસ્ફેટ (LiFeO4, LFP) ના રસાયણશાસ્ત્ર સાથેની બેટરીઓ મોટે ભાગે ઇલેક્ટ્રિક વાહનોમાં વપરાય છે તે હકીકત હોવા છતાં, તેમની લાક્ષણિકતાઓ LMO રાસાયણિક ફોર્મ્યુલા કરતાં ઘણા ફાયદા ધરાવે છે, તેઓ વધુ પ્રવાહ સાથે ચાર્જ કરવાની મંજૂરી આપે છે, અને ઓછી સંવેદનશીલ હોય છે. થર્મલ ભાગેડુના જોખમ માટે. કયા પ્રકારની બેટરી પસંદ કરવી તે તૈયાર સંકલિત સોલ્યુશનના સપ્લાયરની વિવેકબુદ્ધિ પર રહે છે, જે આને સંખ્યાબંધ માપદંડો અનુસાર નિર્ધારિત કરે છે, અને ઓછામાં ઓછું યુપીએસના ભાગ રૂપે બેટરી એરેની કિંમત નથી. આ ક્ષણે, કોઈપણ પ્રકારની લિથિયમ-આયન બેટરી હજુ પણ ક્લાસિકલ સોલ્યુશન્સની કિંમતમાં હલકી ગુણવત્તાવાળી છે, પરંતુ એકમ માસ દીઠ લિથિયમ બેટરીની ઉચ્ચ વિશિષ્ટ શક્તિ અને નાના પરિમાણો વધુને વધુ નવા ઊર્જા સંગ્રહ ઉપકરણોની પસંદગી નક્કી કરશે. કેટલાક કિસ્સાઓમાં, યુપીએસનું નીચું કુલ વજન નવી તકનીકો તરફની પસંદગી નક્કી કરે છે. આ પ્રક્રિયા સંપૂર્ણપણે કોઈના ધ્યાન વિના થશે, અને હાલમાં નીચા ભાવ સેગમેન્ટમાં ઊંચી કિંમત (ઘરગથ્થુ ઉકેલો) અને ઔદ્યોગિક UPSમાં શ્રેષ્ઠ UPS વિકલ્પો શોધી રહેલા ગ્રાહકોમાં લિથિયમની અગ્નિ સલામતી અંગે વિચારવાની જડતાને કારણે અવરોધાય છે. 100 kVA થી વધુ ક્ષમતા ધરાવતો સેગમેન્ટ. 3 kVA થી 100 kVA સુધીના UPS પાવરના મિડ-સેગમેન્ટ લેવલને લિથિયમ-આયન ટેક્નોલોજીનો ઉપયોગ કરીને અમલમાં મૂકી શકાય છે, પરંતુ નાના-પાયે ઉત્પાદનને કારણે, તે VRLA બેટરીનો ઉપયોગ કરીને તૈયાર સીરીયલ UPS મોડલ્સ કરતાં ખૂબ ખર્ચાળ અને હલકી ગુણવત્તાવાળા છે.

તમે ઇમેઇલ દ્વારા વિનંતી મોકલીને તમારા સર્વર રૂમ અથવા ડેટા સેન્ટર માટે લિથિયમ-આયન બેટરીનો ઉપયોગ કરીને વધુ વિગતો મેળવી શકો છો અને ચોક્કસ ઉકેલની ચર્ચા કરી શકો છો [ઇમેઇલ સુરક્ષિત], અથવા કંપનીની વેબસાઇટ પર વિનંતી કરીને www.ot.ru.

ઓપન ટેક્નોલોજીઓ - વિશ્વના નેતાઓ તરફથી વિશ્વસનીય વ્યાપક ઉકેલો, ખાસ કરીને તમારા ધ્યેયો અને ઉદ્દેશ્યોને અનુરૂપ.

લેખક: કુલિકોવ ઓલેગ
અગ્રણી ડિઝાઇન ઇજનેર
એકીકરણ સોલ્યુશન્સ વિભાગ
ઓપન ટેક્નોલોજી કંપની

સોર્સ: www.habr.com