Saat ini, hampir semua orang membawa ponsel (ponsel pintar, ponsel kamera, tablet) di saku mereka yang dapat mengungguli komputer desktop Anda, yang sudah bertahun-tahun tidak Anda perbarui. Setiap gawai ditenagai oleh baterai lithium-polimer. Sekarang, pertanyaannya adalah: siapa di antara kita yang ingat persis kapan transisi tak terelakkan dari "ponsel" ke perangkat multifungsi terjadi?
Sulit... Saya harus memeras ingatan untuk mengingat tahun pertama saya membeli ponsel pintar. Saya sendiri, sekitar tahun 2008-2010. Saat itu, kapasitas baterai lithium ponsel pada umumnya sekitar 700 mAh; sekarang, baterai ponsel memiliki kapasitas hingga 4 mAh.
Kapasitasnya meningkat 6 kali lipat, sedangkan ukuran baterainya hanya meningkat sekitar 2 kali lipat.
Seperti kita , solusi UPS lithium-ion dengan cepat menaklukkan pasar, memiliki sejumlah keunggulan yang tidak dapat disangkal dan (terutama dalam kondisi server).
Teman-teman, hari ini kita akan menjelajahi dan membandingkan solusi baterai litium besi fosfat (LFP) dan litium mangan (LMO), mengkaji kelebihan dan kekurangannya, serta membandingkannya berdasarkan sejumlah indikator kinerja spesifik. Sebagai pengingat, kedua jenis baterai tersebut adalah baterai litium-ion dan litium polimer, tetapi berbeda dalam komposisi kimianya. Jika Anda tertarik dengan sisanya, silakan baca terus.
Prospek teknologi litium dalam penyimpanan energi
Situasi terkini di Federasi Rusia pada tahun 2017 adalah sebagai berikut.
Menggunakan sumber: “Konsep Pengembangan Sistem Penyimpanan Listrik di Federasi Rusia”, Kementerian Energi Federasi Rusia, 21 Agustus 2017.
Seperti yang dapat kita lihat, teknologi litium-ion saat itu berada di garis depan dalam mendekati teknologi produksi industri (terutama mengacu pada teknologi LFP).
Selanjutnya, mari kita lihat tren di AS, atau lebih tepatnya, pertimbangkan versi terbaru dokumen tersebut:
Referensi: ABBM adalah susunan energi untuk pasokan daya tak terputus, yang digunakan dalam industri tenaga listrik untuk:
- Cadangan daya untuk konsumen yang sangat penting apabila terjadi gangguan pasokan daya untuk kebutuhan sendiri (AN) 0,4 kV di gardu induk (PS).
- Sebagai penyimpanan "penyangga" untuk sumber-sumber alternatif.
- Kompensasi untuk defisit daya dalam mode konsumsi puncak untuk meringankan beban pada fasilitas pembangkitan dan transmisi listrik.
- Akumulasi energi pada siang hari ketika biayanya rendah (malam hari).
Seperti yang dapat kita lihat, teknologi Li-Ion pada tahun 2016 memegang posisi terdepan dan menunjukkan pertumbuhan pesat baik dalam daya (MW) maupun energi (MWh).
Dalam dokumen yang sama kita dapat membaca yang berikut ini:
Teknologi litium-ion menyumbang lebih dari 80% daya dan energi tambahan sistem ABBM yang diproduksi di AS pada akhir tahun 2016. Baterai litium-ion memiliki siklus pengisian daya yang sangat efisien dan melepaskan daya tersimpannya lebih cepat. Selain itu, baterai ini memiliki kepadatan energi dan arus pelepasan yang tinggi, menjadikannya pilihan yang disukai untuk perangkat elektronik portabel dan kendaraan listrik.
Mari kita coba membandingkan dua teknologi baterai lithium-ion untuk UPS
Kami akan membandingkan sel prismatik yang dibuat menggunakan kimia LMO dan LFP. Kedua teknologi ini (dengan variasi seperti LMO-NMC) saat ini merupakan model industri utama untuk berbagai kendaraan listrik.
Penyimpangan lirik tentang baterai pada kendaraan listrik dapat dibaca di siniAnda mungkin bertanya, apa hubungannya ini dengan transportasi listrik? Mari saya jelaskan: adopsi aktif transportasi listrik bertenaga Li-ion telah lama melampaui tahap prototipe. Dan seperti yang kita ketahui, semua teknologi terbaru berasal dari bidang kehidupan yang mahal dan mutakhir. Misalnya, banyak teknologi otomotif berasal dari Formula 1, banyak teknologi mutakhir memasuki kehidupan kita dari industri luar angkasa, dan seterusnya... Oleh karena itu, menurut kami, teknologi litium-ion kini telah merambah solusi industri.
Mari kita lihat tabel perbandingan produsen utama, kimia baterai, dan perusahaan mobil sebenarnya yang secara aktif memproduksi kendaraan listrik (hibrida).
Kami akan fokus secara eksklusif pada sel prismatik yang sesuai dengan faktor bentuk UPS. Seperti yang dapat kita lihat, litium titanat (LTO-NMC) memiliki kinerja terburuk dalam hal penyimpanan energi spesifik. Hal ini menyisakan tiga produsen sel prismatik yang cocok untuk aplikasi industri, khususnya baterai UPS.
Saya akan mengutip dan menerjemahkan dari dokumen "Penilaian siklus hidup elektroda litium umur panjang untuk baterai kendaraan listrik - sel untuk bus LEAF, Tesla, dan Volvo" (Awalnya berjudul "Penilaian siklus hidup elektroda litium umur panjang untuk baterai kendaraan listrik - sel untuk bus LEAF, Tesla, dan Volvo" terbitan 11 Desember 2017 oleh Mats Zackrisson). Makalah ini terutama membahas proses kimia dalam baterai kendaraan, dampak getaran dan kondisi operasi iklim, serta kerusakan lingkungan. Namun, ada satu frasa menarik terkait perbandingan dua teknologi baterai litium-ion.
Dalam terjemahan bebas saya, tampak seperti ini:
Teknologi NMC menunjukkan dampak lingkungan yang lebih rendah per kilometer perjalanan dibandingkan teknologi LFP dengan sel baterai anoda logam, tetapi sulit untuk memitigasi atau menghilangkan kesalahan ini. Gagasan dasarnya adalah bahwa kepadatan energi NMC yang lebih tinggi menghasilkan bobot yang lebih ringan dan, oleh karena itu, konsumsi energi yang lebih rendah.
1) Teknologi LMO sel prismatik, produsen , biaya $400.
Penampakan luar sel LMO
2) Teknologi LFP sel prismatik, pabrikan , biaya $160.
Penampakan sel LFP
3) Sebagai perbandingan, mari kita tambahkan baterai cadangan pesawat yang dibangun dengan teknologi LFP dan yang terlibat dalam skandal besar , produsen True Blue Power.
Penampilan baterai TB44
4) Untuk objektivitas, mari tambahkan baterai UPS standar
Munculnya baterai UPS klasik
Mari kita rangkum data awal dalam sebuah tabel.
Seperti yang dapat kita lihat, sel LMO memang memiliki efisiensi energi tertinggi, sementara sel timbal klasik setidaknya dua kali lebih hemat energi.
Jelas bagi semua orang bahwa sistem BMS untuk susunan baterai Li-ion akan menambah bobot solusi, artinya akan mengurangi energi spesifik sekitar 20 persen (selisih antara berat bersih baterai dan solusi lengkap, termasuk BMS, penutup modul, dan pengontrol kabinet baterai). Bobot jumper, sakelar baterai, dan kabinet baterai diasumsikan sama untuk baterai litium-ion dan susunan baterai timbal-asam.
Sekarang mari kita bandingkan parameter yang dihitung. Mari kita asumsikan kedalaman pelepasan 70% untuk timbal dan 90% untuk Li-Ion.
Perlu dicatat bahwa energi spesifik baterai pesawat yang rendah disebabkan oleh fakta bahwa baterai itu sendiri (yang dapat dianggap sebagai modul) terbungkus dalam casing logam tahan api dan memiliki konektor serta sistem pemanas untuk beroperasi pada suhu rendah. Sebagai perbandingan, perhitungan untuk sel tunggal dalam baterai TB44 disediakan, yang menunjukkan karakteristik serupa dengan sel LFP standar. Lebih lanjut, baterai pesawat dirancang untuk arus pengisian/pengosongan yang tinggi, yang disebabkan oleh kebutuhan untuk segera mempersiapkan pesawat untuk penerbangan baru di darat dan arus pengosongan yang tinggi jika terjadi keadaan darurat di dalam pesawat, seperti pemadaman listrik.
Ngomong-ngomong, beginilah cara produsen membandingkan berbagai jenis baterai penerbangan.
Seperti yang dapat kita lihat dari tabel:
1) Daya kabinet baterai dalam kasus teknologi LMO lebih tinggi.
2) Daya tahan baterai LFP lebih tinggi.
3) Berat jenis untuk LFP lebih kecil, oleh karena itu, dengan kapasitas yang sama, kabinet baterai yang menggunakan teknologi litium besi fosfat lebih besar.
4) Teknologi LFP lebih kecil kemungkinannya mengalami thermal runaway karena struktur kimianya. Oleh karena itu, teknologi ini dianggap relatif aman.
Bagi mereka yang ingin memahami dengan jelas bagaimana baterai lithium-ion dapat dihubungkan ke rangkaian baterai untuk bekerja dengan UPS, saya sarankan untuk melihat di sini.Sebagai contoh, perhatikan diagram ini. Dalam kasus ini, berat bersih baterai adalah 340 kg, dan kapasitasnya adalah 100 ampere-jam.
Atau diagram untuk LFP 160S2P, di mana berat bersih baterainya 512 kg, dan kapasitasnya 200 ampere-jam.
KESIMPULAN: Meskipun baterai litium besi fosfat (LiFeO4, LFP) utamanya digunakan pada kendaraan listrik, karakteristiknya menawarkan beberapa keunggulan dibandingkan baterai LMO, termasuk arus pengisian yang lebih tinggi dan risiko thermal runaway yang lebih rendah. Pemilihan jenis baterai bergantung pada kebijaksanaan penyedia solusi lengkap, yang akan menentukannya berdasarkan sejumlah kriteria, salah satunya adalah biaya rangkaian baterai yang disertakan dalam UPS. Saat ini, semua jenis baterai litium-ion masih kalah murah dibandingkan solusi tradisional, tetapi kepadatan daya baterai litium per satuan berat yang lebih tinggi dan dimensi yang lebih kecil akan semakin menentukan pilihan perangkat penyimpanan energi baru. Dalam beberapa kasus, bobot keseluruhan UPS yang lebih ringan menentukan pilihan teknologi baru. Proses ini tidak akan sepenuhnya disadari dan saat ini dibatasi oleh tingginya biaya di segmen kelas bawah (domestik) dan kurangnya pemahaman tentang keselamatan kebakaran litium di antara pelanggan yang mencari opsi UPS terbaik di segmen industri (di atas 100 kVA). Sistem UPS kelas menengah dari 3 kVA hingga 100 kVA dapat diimplementasikan menggunakan teknologi lithium-ion, tetapi karena produksinya berskala kecil, harganya cukup mahal dan kualitasnya lebih rendah dibandingkan sistem UPS siap pakai yang menggunakan baterai VRLA.
Untuk mempelajari lebih lanjut dan mendiskusikan solusi baterai lithium-ion khusus untuk ruang server atau pusat data Anda, silakan kirimkan permintaan email kepada kami. , atau dengan mengajukan permintaan di situs web perusahaan .
TEKNOLOGI TERBUKA – solusi andal dan komprehensif dari para pemimpin global, yang dirancang khusus sesuai tujuan dan sasaran Anda.
penulis: Oleg Kulikov
Insinyur Desain Terkemuka
Departemen Solusi Integrasi
Perusahaan Teknologi Terbuka
Sumber: www.habr.com
