Литиум-јонски UPS: кој тип на батерии да се избере, LMO или LFP?

Денес, речиси секој има телефон во својот џеб (паметен телефон, телефон со камера, таблет) кој може да го надмине вашиот домашен десктоп, кој не сте го ажурирале неколку години, во однос на перформансите. Секој гаџет што го имате има литиум полимерна батерија. Сега се поставува прашањето: кој читател точно ќе се сети кога се случи неотповикливата транзиција од „брачи“ на мултифункционални уреди?

Тешко е... Мора да ја оптоварите меморијата, запомнете ја годината кога го купивте првиот „паметен“ телефон. За мене тоа е околу 2008-2010 година. Во тоа време, капацитетот на литиумската батерија за обичен телефон беше околу 700 mAh; сега капацитетот на батериите на телефонот достигнува 4 илјади mAh.

Зголемување на капацитетот за 6 пати, и покрај фактот што, грубо кажано, големината на батеријата се зголеми само за 2 пати.

Како нас веќе дискутирано во нашата статија, литиум-јонските решенија за UPS брзо го освојуваат пазарот, имаат голем број непобитни предности и сосема безбедно за употреба (особено во серверска соба).

Пријатели, денес ќе се обидеме да ги разбереме и споредиме решенијата засновани на батерии од железо-литиум фосфат (LFP) и литиум-манган (LMO), да ги проучуваме нивните предности и недостатоци и да се споредиме едни со други според голем број специфични индикатори. Дозволете ми да ве потсетам дека двата типа на батерии припаѓаат на литиум-јонски, литиум-полимерни батерии, но се разликуваат по хемиски состав. Ако сте заинтересирани за продолжение, ве молам, под мачката.

Изгледи за литиум технологии во складирање на енергија

Сегашната ситуација во Руската Федерација во 2017 година беше како што следува.

може да се клика

Користејќи го изворот: „Концепт за развој на системи за складирање електрична енергија во Руската Федерација“, Министерство за енергетика на Руската Федерација, 21 август 2017 година.

Како што можете да видите, литиум-јонската технологија во тоа време беше водечка во приближувањето кон технологијата на индустриско производство (првенствено технологијата LFP).

Следно, да ги погледнеме трендовите во Соединетите Држави, или поточно, да ја разгледаме најновата верзија на документот:

Референца: ABBM се енергетски низи за непрекинато напојување, кои се користат во електроенергетската индустрија за:

• Резервација на електрична енергија за особено важни потрошувачи во случај на прекини во напојувањето за сопствени потреби (SN) 0,4 kV на трафостаница (PS).
• Како „тампон“ погон за алтернативни извори.
• Надомест за недостиг на електрична енергија за време на врвната потрошувачка за да се олеснат капацитетите за производство и пренос на електрична енергија.
• Акумулација на енергија во текот на денот кога нејзината цена е мала (навечер).

може да се клика

Како што можеме да видиме, технологиите на Li-Ion цврсто ја задржаа водечката позиција од 2016 година и покажаа брз повеќекратен раст и во моќноста (MW) и во енергијата (MWh).

Во истиот документ можеме да го прочитаме следново:

„Литиум-јонските технологии претставуваат повеќе од 80% од додадената енергија и енергија генерирана од системите ABBM во САД на крајот на 2016 година. Литиум-јонските батерии имаат високо ефикасен циклус на полнење и побрзо ја ослободуваат акумулираната енергија. Покрај тоа, тие имаат висока енергетска густина (густина на моќност, забелешка на авторот) и високи излезни струи, што доведе до нивен избор како батерии за пренослива електроника и електрични возила.

Ајде да се обидеме да споредиме две технологии за литиум-јонски батерии за UPS-от

Ќе ги споредиме призматичните ќелии изградени на LMO и LFP хемијата. Токму овие две технологии (со варијации како LMO-NMC) сега се главните индустриски дизајни за различни електрични возила и електрични возила.

Лирска дигресија за батериите во електричните возила може да се прочита овдеПрашувате, каква врска има електричниот транспорт? Дозволете ми да објаснам: активното ширење на електрични возила што користат технологии Li-Ion одамна ја надмина фазата на прототипови. И како што знаеме, сите најнови технологии ни доаѓаат од скапи, нови области на животот. На пример, многу автомобилски технологии дојдоа кај нас од Формула 1, многу нови технологии дојдоа во нашите животи од вселенскиот сектор и така натаму... Затоа, според нас, литиум-јонските технологии сега продираат во индустриските решенија.

Ајде да погледнеме споредбена табела помеѓу главните производители, хемија на батерии и самите автомобилски компании кои активно произведуваат електрични возила (хибриди).

Ќе избереме исклучиво призматични ќелии кои одговараат на факторот на форма за употреба во UPS-от. Како што можете да видите, литиум титанат (LTO-NMC) е аутсајдер во однос на специфичната складирана енергија. Остануваат три производители на призматични ќелии погодни за употреба во индустриски решенија, особено батерии на UPS-от.

Ќе цитирам и преведам од документот „Проценка на животниот циклус на долготрајна литиумска електрода за батерии на електрични возила- ќелија за автобуси LEAF, Tesla и VOLVO“ (Оригинал „Оценка на животниот циклус на долготрајна литиумска електрода за батерии на електрични возила- ќелија за LEAF , Тесла и Волво автобус" од 11 декември 2017 година од Матс Закрисон. Најмногу ги испитува хемиските процеси во батериите на возилата, влијанието на вибрациите и климатските услови за работа и штетата за животната средина. Сепак, постои една интересна фраза во однос на споредбата од две технологии на литиум-јонски батерии.

Во мојот бесплатен превод изгледа вака:

Технологијата NMC покажува помало влијание врз животната средина по километар на возилото од технологијата LFP со метална анодна батерија, но тешко е да се намалат или елиминираат грешките. Главната идеја е следна: поголемата енергетска густина на NMC резултира со помала тежина, а со тоа и помала потрошувачка на енергија.

1) Технологија LMO со призматични ќелии, производител CPEC, САД, чини 400 долари.

Изглед на клетката LMO

2) Технологија LFP со призматични ќелии, производител AA Portable Power Corp, чини 160 долари.

Изглед на LFP ќелија

3) За споредба, да додадеме резервна батерија на авион изградена на технологијата LFP и истата што учествуваше во сензационалниот скандал Пожар на Боинг во 2013 година, производител True Blue Power.

Изглед на батеријата TB44

4) За објективност, да додадеме стандардна батерија на UPS-от Оловно-киселина /Portalac/PXL12090, 12V.
Изглед на класична батерија на UPS-от

Ајде да ги ставиме изворните податоци во табела.

може да се клика

Како што можеме да видиме, навистина, LMO ќелиите имаат највисока енергетска ефикасност; класичното олово е најмалку двојно поефикасно енергетско.

На сите им е јасно дека системот BMS за низа од Li-Ion батерии ќе додаде тежина на ова решение, односно ќе ја намали специфичната енергија за околу 20 проценти (разликата помеѓу нето-тежината на батериите и целосното решение земајќи ги предвид системите BMS, обвивката на модулот, контролерот на кабинетот за батерии). Масата на џемперите, прекинувачот за батерии и кабинетот за батерии се претпоставува дека е условно еднаква за литиум-јонските батерии и низата батерии на оловно-киселински батерии.

Сега да се обидеме да ги споредиме пресметаните параметри. Во овој случај, ќе ја прифатиме длабочината на празнење за олово како 70%, а за Li-Ion како 90%.

може да се клика

Имајте предвид дека ниската специфична енергија за батерија на авион се должи на фактот што самата батерија (која може да се смета како модул) е затворена во метална огноотпорна обвивка, има конектори и систем за греење за работа во услови на ниска температура. За споредба, дадена е пресметка за една ќелија во батеријата TB44, од која можеме да заклучиме дека карактеристиките се слични на конвенционална LFP ќелија. Покрај тоа, батеријата на авионот е дизајнирана за големи струи на полнење/празнење, што е поврзано со потребата за брзо подготвување на авионот за нов лет на земја и голема струја на празнење во случај на итен случај на авионот, на пример, губење на моќноста на одборот
Патем, вака самиот производител споредува различни типови на батерии на авиони

Како што гледаме од табелите:

1) Моќноста на батерискиот кабинет во случај на технологијата LMO е поголема.
2) Бројот на циклуси на батерија за LFP е поголем.
3) Специфичната тежина за LFP е помала; соодветно, со ист капацитет, кабинетот за батерии базиран на технологија на железо-литиум фосфат е поголем.
4) LFP технологијата е помалку склона кон термички бегство, што се должи на нејзината хемиска структура. Како резултат на тоа, се смета за релативно безбеден.

За оние кои сакаат јасно да разберат како литиум-јонските батерии може да се комбинираат во низа батерии за работа со UPS-от, препорачувам да погледнете овде.На пример, овој дијаграм. Во овој случај, нето-тежината на батериите ќе биде 340 кг, капацитетот ќе биде 100 ампер-часови.

може да се клика

Или коло за LFP 160S2P, каде што нето масата на батериите ќе биде 512 kg, а капацитетот ќе биде 200 ампер-часови.

може да се клика

ЗАКЛУЧОК: И покрај фактот што батериите со хемија на железо-литиум фосфат (LiFeO4, LFP) најчесто се користат во електрични возила, нивните карактеристики имаат голем број на предности во однос на хемиската формула LMO, овозможуваат полнење со поголема струја и се помалку подложни на ризикот од термичко бегство. Каков тип на батерии да се избере останува на дискреционо право на добавувачот на готово интегрирано решение, кој го одредува тоа според голем број критериуми, а не помалку од сè е цената на низата на батерии како дел од UPS-от. Во моментов, секој тип на литиум-јонски батерии е сè уште инфериорен во однос на класичните решенија, но високата специфична моќност на литиумските батерии по единица маса и помалите димензии сè повеќе ќе го одредуваат изборот кон нови уреди за складирање енергија. Во некои случаи, помалата бруто тежина на UPS-от го одредува изборот кон новите технологии. Овој процес ќе се одвива целосно незабележано, а моментално е попречен од високата цена во сегментот со ниски цени (решенија за домаќинствата) и инерцијата на размислување за безбедноста од пожар на литиум кај клиентите кои ги бараат најдобрите опции за UPS-от во индустрискиот UPS-от. сегмент со капацитет од повеќе од 100 kVA. Нивото на моќност на UPS-от во средниот сегмент од 3 kVA до 100 kVA може да се имплементира со користење на литиум-јонски технологии, но поради малото производство, тој е прилично скап и инфериорен во однос на готовите сериски модели на UPS-от кои користат VRLA батерии.

Можете да дознаете повеќе детали и да разговарате за конкретно решение користејќи литиум-јонски батерии за вашата серверска соба или центар за податоци со испраќање барање преку е-пошта [заштитена по е-пошта], или со поднесување барање на веб-страницата на компанијата www.ot.ru.

ОТВОРЕНИ ТЕХНОЛОГИИ – сигурни сеопфатни решенија од светски лидери, приспособени конкретно на вашите цели и задачи.

автор: Куликов Олег
Водечки инженер за дизајн
Одделение за решенија за интеграција
Компанија за отворени технологии

Извор: www.habr.com