ლითიუმ-იონური UPS: რომელი ტიპის ბატარეები აირჩიოს, LMO თუ LFP?

დღეს თითქმის ყველას აქვს ჯიბეში ტელეფონი (სმარტფონი, კამერის ტელეფონი, ტაბლეტი), რომელსაც შეუძლია აჯობოს თქვენი სახლის დესკტოპს, რომელიც რამდენიმე წელია არ განახლებულხართ, მუშაობის თვალსაზრისით. თქვენს ყველა გაჯეტს აქვს ლითიუმ პოლიმერული ბატარეა. ახლა ისმის კითხვა: რომელ მკითხველს დაიმახსოვრებს ზუსტად როდის მოხდა შეუქცევადი გადასვლა „აკრიფეებიდან“ მრავალფუნქციურ მოწყობილობებზე?

ძნელია... მეხსიერება უნდა დაძაბოთ, გაიხსენეთ პირველი „ჭკვიანი“ ტელეფონის შეძენის წელი. ჩემთვის ეს დაახლოებით 2008-2010 წლებია. იმ დროს ჩვეულებრივი ტელეფონისთვის ლითიუმის ბატარეის სიმძლავრე დაახლოებით 700 mAh იყო, ახლა ტელეფონის ბატარეების სიმძლავრე 4 ათას mAh-ს აღწევს.

სიმძლავრის ზრდა 6-ჯერ, მიუხედავად იმისა, რომ უხეშად რომ ვთქვათ, ბატარეის ზომა მხოლოდ 2-ჯერ გაიზარდა.

როგორ ვართ უკვე განხილული იყო ჩვენს სტატიაშიUPS-ისთვის ლითიუმ-იონური ხსნარები სწრაფად იპყრობენ ბაზარს, გააჩნიათ არაერთი უდავო უპირატესობა და საკმაოდ უსაფრთხო გამოსაყენებლად (განსაკუთრებით სერვერის ოთახში).

მეგობრებო, დღეს ჩვენ შევეცდებით გავიგოთ და შევადაროთ რკინა-ლითიუმის ფოსფატის (LFP) და ლითიუმ-მანგანუმის (LMO) ბატარეებზე დაფუძნებული ხსნარები, შევისწავლოთ მათი დადებითი და უარყოფითი მხარეები და შევადაროთ ერთმანეთს რიგი კონკრეტული მაჩვენებლების მიხედვით. შეგახსენებთ, რომ ორივე ტიპის აკუმულატორი მიეკუთვნება ლითიუმ-იონურ, ლითიუმ-პოლიმერულ ბატარეებს, მაგრამ განსხვავდება ქიმიური შემადგენლობით. თუ გაინტერესებთ გაგრძელება, გთხოვთ, კატის ქვეშ.

ლითიუმის ტექნოლოგიების პერსპექტივები ენერგიის შენახვაში

2017 წელს რუსეთის ფედერაციაში არსებული მდგომარეობა ასეთი იყო.

დაწკაპუნებადი

წყაროს გამოყენებით: „რუსეთის ფედერაციაში ელექტროენერგიის შენახვის სისტემების განვითარების კონცეფცია“, რუსეთის ფედერაციის ენერგეტიკის სამინისტრო, 21 წლის 2017 აგვისტო.

როგორც ხედავთ, იმ დროს ლითიუმ-იონური ტექნოლოგია ლიდერობდა სამრეწველო წარმოების ტექნოლოგიასთან (პირველ რიგში LFP ტექნოლოგიასთან) მიახლოებაში.

შემდეგი, მოდით შევხედოთ ტენდენციებს შეერთებულ შტატებში, უფრო ზუსტად, განვიხილოთ დოკუმენტის უახლესი ვერსია:

მითითება: ABBM არის ენერგიის მასივები უწყვეტი კვების წყაროებისთვის, რომლებიც გამოიყენება ელექტროენერგიის ინდუსტრიაში:

• ელექტროენერგიის დაჯავშნა განსაკუთრებით მნიშვნელოვანი მომხმარებლებისთვის ქვესადგურზე (PS) საკუთარი საჭიროებისთვის (SN) 0,4 კვ ელექტრომომარაგების შეფერხების შემთხვევაში.
• როგორც "ბუფერული" დრაივი ალტერნატიული წყაროებისთვის.
• ელექტროენერგიის დეფიციტის კომპენსაცია პიკური მოხმარების დროს ელექტროენერგიის წარმოებისა და გადაცემის ობიექტების შესამსუბუქებლად.
• ენერგიის დაგროვება დღის განმავლობაში, როდესაც მისი ღირებულება დაბალია (ღამის დრო).

დაწკაპუნებადი

როგორც ვხედავთ, Li-Ion ტექნოლოგიები, 2016 წლის მდგომარეობით, მყარად იკავებდა წამყვან პოზიციას და აჩვენა სწრაფი მრავალჯერადი ზრდა, როგორც სიმძლავრეში (MW) და ენერგიაში (MWh).

იმავე დოკუმენტში შეგვიძლია წავიკითხოთ შემდეგი:

„ლითიუმ-იონის ტექნოლოგიები წარმოადგენს ABBM სისტემების მიერ 80 წლის ბოლოს შეერთებულ შტატებში გამომუშავებული დამატებითი ენერგიისა და ენერგიის 2016%-ზე მეტს. ლითიუმ-იონურ ბატარეებს აქვთ ძალიან ეფექტური დამუხტვის ციკლი და ათავისუფლებენ დაგროვილ ენერგიას უფრო სწრაფად. გარდა ამისა, მათ აქვთ მაღალი ენერგიის სიმკვრივე (ელექტროენერგიის სიმკვრივე, ავტორის შენიშვნა) და მაღალი გამომავალი დენები, რამაც განაპირობა მათი არჩევანი პორტატული ელექტრონიკისა და ელექტრო მანქანების ბატარეებად.

შევეცადოთ შევადაროთ ორი ლითიუმ-იონური ბატარეის ტექნოლოგია UPS-ისთვის

ჩვენ შევადარებთ LMO და LFP ქიმიაზე აგებულ პრიზმულ უჯრედებს. ეს არის ეს ორი ტექნოლოგია (ვარიაციებით, როგორიცაა LMO-NMC), რომლებიც ახლა არის ძირითადი სამრეწველო დიზაინი სხვადასხვა ელექტრო და ელექტრო მანქანებისთვის.

ლირიკული დიგრესია ელექტრომობილების ბატარეებზე შეგიძლიათ წაიკითხოთ აქგეკითხებით, რა შუაშია ელექტრო ტრანსპორტი? ნება მომეცით აგიხსნათ: Li-Ion ტექნოლოგიების გამოყენებით ელექტრომობილების აქტიურმა გავრცელებამ დიდი ხანია გადააჭარბა პროტოტიპების სტადიას. და როგორც ვიცით, ყველა უახლესი ტექნოლოგია ჩვენამდე მოდის ძვირადღირებული, ცხოვრების ახალი სფეროებიდან. მაგალითად, ბევრი საავტომობილო ტექნოლოგია შემოვიდა ჩვენთან ფორმულა 1-დან, ბევრი ახალი ტექნოლოგია შემოვიდა ჩვენს ცხოვრებაში კოსმოსური სექტორიდან და ასე შემდეგ... ამიტომ, ჩვენი აზრით, ლითიუმ-იონური ტექნოლოგიები ახლა აღწევს სამრეწველო გადაწყვეტილებებს.

მოდით შევხედოთ შედარების ცხრილს მთავარ მწარმოებლებს შორის, ბატარეის ქიმია და თავად საავტომობილო კომპანიები, რომლებიც აქტიურად აწარმოებენ ელექტრომობილებს (ჰიბრიდებს).

ჩვენ შევარჩევთ ექსკლუზიურად პრიზმულ უჯრედებს, რომლებიც შეესაბამება ფორმის ფაქტორს UPS-ში გამოსაყენებლად. როგორც ხედავთ, ლითიუმის ტიტანატი (LTO-NMC) არის აუტსაიდერი სპეციფიკური შენახული ენერგიის თვალსაზრისით. რჩება პრიზმული უჯრედების სამი მწარმოებელი, რომლებიც შესაფერისია სამრეწველო გადაწყვეტილებებში გამოსაყენებლად, განსაკუთრებით UPS ბატარეებში.

მე მოვიყვან ციტირებს და ვთარგმნი დოკუმენტიდან „Life cycle შეფასება of long life lithium electrode for electric automjet batteries-cell for LEAF, Tesla and VOLVO buses“ (ორიგინალი „Life cycle rating of long life lithium electrode for ელექტრო მანქანების ბატარეებისთვის- cell for LEAF“ , ტესლა და ვოლვოს ავტობუსი" 11 წლის 2017 დეკემბერს Mats Zackrisson-ისგან. იგი ძირითადად იკვლევს ქიმიურ პროცესებს ავტომობილის ბატარეებში, ვიბრაციებისა და კლიმატური სამუშაო პირობების გავლენას და გარემოზე ზიანს. თუმცა, არის ერთი საინტერესო ფრაზა შედარებასთან დაკავშირებით. ორი ლითიუმ-იონური ბატარეის ტექნოლოგია.

ჩემს თავისუფალ თარგმანში ასე გამოიყურება:

NMC ტექნოლოგია აჩვენებს ნაკლებ გარემოზე ზემოქმედებას ავტომობილის კილომეტრზე, ვიდრე LFP ტექნოლოგია ლითონის ანოდური ბატარეის ელემენტით, მაგრამ ძნელია შეცდომების შემცირება ან აღმოფხვრა. მთავარი იდეა ასეთია: NMC-ის უფრო მაღალი ენერგიის სიმკვრივე იწვევს დაბალ წონას და, შესაბამისად, დაბალ ენერგომოხმარებას.

1) Prismatic cell LMO ტექნოლოგია, მწარმოებელი CPEC, აშშ400$ ღირს.

LMO უჯრედის გარეგნობა

2) Prismatic cell LFP ტექნოლოგია, მწარმოებელი AA Portable Power Corp160$ ღირს.

LFP უჯრედის გამოჩენა

3) შედარებისთვის, მოდით დავამატოთ LFP ტექნოლოგიაზე აგებული თვითმფრინავის სარეზერვო ბატარეა და იგივე, რომელიც მონაწილეობდა სენსაციურ სკანდალში. ბოინგის ხანძარი 2013 წელს, მწარმოებელი True Blue Power.

TB44 ბატარეის გარეგნობა

4) ობიექტურობისთვის დავამატოთ სტანდარტული UPS ბატარეა ტყვიის მჟავა /Portalac/PXL12090, 12V.
კლასიკური UPS ბატარეის გარეგნობა

მოდით ჩავდოთ წყაროს მონაცემები ცხრილში.

დაწკაპუნებადი

როგორც ვხედავთ, მართლაც, LMO უჯრედებს აქვთ ყველაზე მაღალი ენერგოეფექტურობა; კლასიკური ტყვია მინიმუმ ორჯერ ენერგოეფექტურია.

ყველასთვის ნათელია, რომ Li-Ion ბატარეის მასივის BMS სისტემა ამ ხსნარს დაამატებს წონას, ანუ შეამცირებს სპეციფიკურ ენერგიას დაახლოებით 20 პროცენტით (სხვაობა ბატარეების წმინდა წონასა და სრულ ხსნარს შორის. BMS სისტემების, მოდულის გარსის, ბატარეის კაბინეტის კონტროლერის გათვალისწინებით). მხტუნავების, ბატარეის გადამრთველის და ბატარეის კარადის მასა პირობითად ტოლია ლითიუმ-იონური ბატარეებისა და ტყვიის მჟავა ბატარეების ბატარეის მასივისათვის.

ახლა შევეცადოთ შევადაროთ გამოთვლილი პარამეტრები. ამ შემთხვევაში, ჩვენ მივიღებთ გამონადენის სიღრმეს ტყვიისთვის 70%, ხოლო Li-Ion-ისთვის 90%.

დაწკაპუნებადი

გაითვალისწინეთ, რომ თვითმფრინავის ბატარეისთვის დაბალი სპეციფიკური ენერგია განპირობებულია იმით, რომ თავად ბატარეა (რომელიც შეიძლება ჩაითვალოს მოდულად) ჩასმულია ლითონის ცეცხლგამძლე გარსაცმში, აქვს კონექტორები და გათბობის სისტემა დაბალი ტემპერატურის პირობებში მუშაობისთვის. შედარებისთვის მოცემულია გაანგარიშება TB44 ბატარეის ერთ უჯრედზე, საიდანაც შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ მახასიათებლები ჩვეულებრივი LFP უჯრედის მსგავსია. გარდა ამისა, თვითმფრინავის ბატარეა განკუთვნილია მაღალი დატენვის/დამუხტვის დენებისთვის, რაც დაკავშირებულია თვითმფრინავის სწრაფად მომზადების საჭიროებასთან ახალი ფრენისთვის ადგილზე და დიდი გამონადენის დენი ბორტზე საგანგებო სიტუაციის შემთხვევაში, მაგალითად, ბორტზე ენერგიის დაკარგვა
სხვათა შორის, ასე ადარებს თავად მწარმოებელი თვითმფრინავის სხვადასხვა ტიპის ბატარეებს

როგორც ცხრილებიდან ვხედავთ:

1) ბატარეის კაბინეტის სიმძლავრე LMO ტექნოლოგიის შემთხვევაში უფრო მაღალია.
2) ბატარეის ციკლების რაოდენობა LFP-სთვის უფრო მაღალია.
3) LFP-სთვის სპეციფიკური სიმძიმე ნაკლებია; შესაბამისად, იმავე ტევადობით, რკინა-ლითიუმის ფოსფატის ტექნოლოგიაზე დაფუძნებული ბატარეის კაბინეტი უფრო დიდია.
4) LFP ტექნოლოგია ნაკლებად მიდრეკილია თერმული გაქცევისკენ, რაც განპირობებულია მისი ქიმიური სტრუქტურით. შედეგად, იგი შედარებით უსაფრთხოდ ითვლება.

მათთვის, ვისაც სურს ნათლად გაიგოს, თუ როგორ შეიძლება ლითიუმ-იონური ბატარეების გაერთიანება ბატარეის მასივში UPS-თან მუშაობისთვის, გირჩევთ აქ გადახედოთ.მაგალითად, ეს დიაგრამა. ამ შემთხვევაში ბატარეების წმინდა წონა იქნება 340 კგ, ტევადობა იქნება 100 ამპერ-საათი.

დაწკაპუნებადი

ან წრე LFP 160S2P-სთვის, სადაც ბატარეების წმინდა მასა იქნება 512 კგ, ტევადობა კი 200 ამპერ-საათი.

დაწკაპუნებადი

დასასრული: იმისდა მიუხედავად, რომ რკინა-ლითიუმის ფოსფატის ქიმიის მქონე ბატარეები (LiFeO4, LFP) ძირითადად გამოიყენება ელექტრო სატრანსპორტო საშუალებებში, მათ მახასიათებლებს აქვთ მრავალი უპირატესობა LMO ქიმიურ ფორმულასთან შედარებით, ისინი იძლევიან უფრო მაღალ დენზე დატენვის საშუალებას და ნაკლებად მგრძნობიარეა. თერმული გაქცევის რისკზე. რა ტიპის ბატარეები აირჩიოს, რჩება მზა ინტეგრირებული გადაწყვეტის მიმწოდებლის შეხედულებისამებრ, რომელიც განსაზღვრავს ამას რიგი კრიტერიუმების მიხედვით, და რაც მთავარია, არის ბატარეის მასივის ღირებულება, როგორც UPS-ის ნაწილი. ამ დროისთვის, ნებისმიერი ტიპის ლითიუმ-იონური ბატარეები კვლავ ჩამორჩება ღირებულებით კლასიკურ გადაწყვეტილებებს, მაგრამ ლითიუმის ბატარეების მაღალი სპეციფიკური სიმძლავრე ერთეულ მასაზე და უფრო მცირე ზომები სულ უფრო მეტად განსაზღვრავს არჩევანს ახალი ენერგიის შესანახი მოწყობილობების მიმართ. ზოგიერთ შემთხვევაში, UPS-ის დაბალი მთლიანი წონა განსაზღვრავს არჩევანს ახალი ტექნოლოგიების მიმართ. ეს პროცესი ჩატარდება სრულიად შეუმჩნეველი და ამჟამად შეფერხებულია დაბალი ფასის სეგმენტში მაღალი ღირებულებით (საყოფაცხოვრებო გადაწყვეტილებები) და ლითიუმის ხანძარსაწინააღმდეგო აზროვნების ინერციით იმ მომხმარებლებში, რომლებიც ეძებენ UPS-ის საუკეთესო ვარიანტებს სამრეწველო UPS-ში. 100 კვტ-ზე მეტი სიმძლავრის სეგმენტი. UPS-ის სიმძლავრის საშუალო სეგმენტის დონე 3 კვა-დან 100 კვა-მდე შეიძლება განხორციელდეს ლითიუმ-იონური ტექნოლოგიების გამოყენებით, მაგრამ მცირე წარმოების გამო, საკმაოდ ძვირია და ჩამოუვარდება მზა სერიულ UPS მოდელებს VRLA ბატარეების გამოყენებით.

შეგიძლიათ გაიგოთ მეტი დეტალები და განიხილოთ კონკრეტული გადაწყვეტა ლითიუმ-იონური ბატარეების გამოყენებით თქვენი სერვერის ოთახისთვის ან მონაცემთა ცენტრისთვის ელ.ფოსტით მოთხოვნის გაგზავნით [ელ.ფოსტით დაცულია], ან კომპანიის ვებსაიტზე მოთხოვნით www.ot.ru.

ღია ტექნოლოგიები - საიმედო ყოვლისმომცველი გადაწყვეტილებები მსოფლიო ლიდერებისგან, რომლებიც ადაპტირებულია კონკრეტულად თქვენს მიზნებსა და ამოცანებს.

ავტორი: კულიკოვი ოლეგი
წამყვანი დიზაინის ინჟინერი
ინტეგრაციის გადაწყვეტილებების დეპარტამენტი
ღია ტექნოლოგიების კომპანია

წყარო: www.habr.com