लिथियम-आयन यूपीएस: कोणत्या प्रकारच्या बॅटरी निवडायच्या, एलएमओ किंवा एलएफपी?

आज, जवळपास प्रत्येकाच्या खिशात एक फोन आहे (स्मार्टफोन, कॅमेरा फोन, टॅबलेट) जो तुमच्या होम डेस्कटॉपला मागे टाकू शकतो, जो तुम्ही अनेक वर्षांपासून अपडेट केलेला नाही, कामगिरीच्या बाबतीत. तुमच्याकडे असलेल्या प्रत्येक गॅझेटमध्ये लिथियम पॉलिमर बॅटरी असते. आता प्रश्न असा आहे की: “डायलर” वरून मल्टीफंक्शनल उपकरणांमध्ये अपरिवर्तनीय संक्रमण कधी झाले हे कोणत्या वाचकाला नक्की आठवेल?

हे अवघड आहे... तुम्हाला तुमची स्मरणशक्ती कमी करावी लागेल, तुम्ही तुमचा पहिला "स्मार्ट" फोन विकत घेतलेले वर्ष लक्षात ठेवा. माझ्यासाठी ते 2008-2010 च्या आसपास आहे. त्या वेळी, नेहमीच्या फोनसाठी लिथियम बॅटरीची क्षमता सुमारे 700 mAh होती; आता फोन बॅटरीची क्षमता 4 हजार mAh पर्यंत पोहोचली आहे.

क्षमतेत 6 पट वाढ, साधारणपणे बोलायचे झाल्यास, बॅटरीचा आकार फक्त 2 पट वाढला आहे.

आपल्यासारखे आमच्या लेखात आधीच चर्चा केली आहे, UPS साठी लिथियम-आयन सोल्यूशन्स वेगाने बाजारपेठ जिंकत आहेत, त्यांचे अनेक निर्विवाद फायदे आहेत आणि वापरण्यास अगदी सुरक्षित (विशेषतः सर्व्हर रूममध्ये).

मित्रांनो, आज आपण लोह-लिथियम फॉस्फेट (LFP) आणि लिथियम-मॅंगनीज (LMO) बॅटरीवर आधारित उपाय समजून घेण्याचा आणि त्यांची तुलना करण्याचा प्रयत्न करू, त्यांचे फायदे आणि तोटे यांचा अभ्यास करू आणि अनेक विशिष्ट निर्देशकांनुसार एकमेकांशी तुलना करू. मी तुम्हाला आठवण करून देतो की दोन्ही प्रकारच्या बॅटरी लिथियम-आयन, लिथियम-पॉलिमर बॅटरीशी संबंधित आहेत, परंतु रासायनिक रचनेत भिन्न आहेत. जर तुम्हाला चालू ठेवण्यास स्वारस्य असेल, तर कृपया मांजरीच्या खाली.

ऊर्जा संचयनात लिथियम तंत्रज्ञानाची संभावना

2017 मध्ये रशियन फेडरेशनमधील सद्य परिस्थिती खालीलप्रमाणे होती.

क्लिक करण्यायोग्य

स्त्रोत वापरणे: "रशियन फेडरेशनमध्ये वीज साठवण प्रणालीच्या विकासाची संकल्पना," रशियन फेडरेशनचे ऊर्जा मंत्रालय, 21 ऑगस्ट 2017.

तुम्ही बघू शकता, त्या वेळी लिथियम-आयन तंत्रज्ञान औद्योगिक उत्पादन तंत्रज्ञान (प्रामुख्याने एलएफपी तंत्रज्ञान) गाठण्यात आघाडीवर होते.

पुढे, युनायटेड स्टेट्समधील ट्रेंड पाहू, किंवा अधिक अचूकपणे, दस्तऐवजाच्या नवीनतम आवृत्तीचा विचार करू:

संदर्भ: ABBM हे अखंडित वीज पुरवठ्यासाठी ऊर्जा अ‍ॅरे आहेत, जे विद्युत उर्जा उद्योगात यासाठी वापरले जातात:

• सबस्टेशन (PS) वर स्वतःच्या गरजांसाठी (SN) 0,4 kV वीज पुरवठ्यात व्यत्यय आल्यास विशेषतः महत्त्वाच्या ग्राहकांसाठी विजेचे आरक्षण.
• पर्यायी स्त्रोतांसाठी "बफर" ड्राइव्ह म्हणून.
• वीज निर्मिती आणि पारेषण सुविधांपासून मुक्त होण्यासाठी सर्वाधिक वापरादरम्यान वीज टंचाईची भरपाई.
• दिवसा उर्जेचा संचय जेव्हा त्याची किंमत कमी असते (रात्री).

क्लिक करण्यायोग्य

जसे आपण पाहू शकतो, Li-Ion तंत्रज्ञानाने, 2016 पर्यंत, घट्टपणे आघाडीचे स्थान धारण केले आणि उर्जा (MW) आणि ऊर्जा (MWh) या दोन्हीमध्ये वेगवान बहुविध वाढ दर्शविली.

त्याच दस्तऐवजात आपण खालील वाचू शकतो:

“लिथियम-आयन तंत्रज्ञान 80 च्या अखेरीस युनायटेड स्टेट्समध्ये ABBM सिस्टमद्वारे व्युत्पन्न केलेल्या 2016% पेक्षा जास्त शक्ती आणि उर्जेचे प्रतिनिधित्व करतात. लिथियम-आयन बॅटरियांमध्ये उच्च कार्यक्षम चार्ज सायकल असते आणि संचित शक्ती जलद सोडते. याव्यतिरिक्त, त्यांच्याकडे उच्च ऊर्जा घनता (पॉवर घनता, लेखकाची नोंद) आणि उच्च आउटपुट प्रवाह आहेत, ज्यामुळे त्यांची पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स आणि इलेक्ट्रिक वाहनांसाठी बॅटरी म्हणून निवड झाली आहे.

UPS साठी दोन लिथियम-आयन बॅटरी तंत्रज्ञानाची तुलना करण्याचा प्रयत्न करूया

आम्ही LMO आणि LFP रसायनशास्त्रावर तयार केलेल्या प्रिझमॅटिक पेशींची तुलना करू. ही दोन तंत्रज्ञाने (LMO-NMC सारख्या भिन्नतेसह) आता विविध इलेक्ट्रिक वाहने आणि इलेक्ट्रिक वाहनांसाठी मुख्य औद्योगिक रचना आहेत.

इलेक्ट्रिक वाहनांमधील बॅटरीवरील एक गीतात्मक विषयांतर येथे वाचले जाऊ शकतेतुम्ही विचारता, विद्युत वाहतुकीचा त्याच्याशी काय संबंध आहे? मला समजावून सांगा: ली-आयन तंत्रज्ञानाचा वापर करून इलेक्ट्रिक वाहनांचा सक्रिय प्रसार प्रोटोटाइपचा टप्पा ओलांडला आहे. आणि आपल्याला माहित आहे की, सर्व नवीनतम तंत्रज्ञान आपल्यासाठी महागड्या, जीवनाच्या नवीन क्षेत्रांमधून येतात. उदाहरणार्थ, फॉर्म्युला 1 मधून अनेक ऑटोमोटिव्ह तंत्रज्ञान आमच्याकडे आले, अनेक नवीन तंत्रज्ञान अवकाश क्षेत्रातून आपल्या जीवनात आले आणि असेच... त्यामुळे, आमच्या मते, लिथियम-आयन तंत्रज्ञान आता औद्योगिक उपायांमध्ये प्रवेश करत आहेत.

चला मुख्य उत्पादक, बॅटरी रसायनशास्त्र आणि स्वतः सक्रियपणे इलेक्ट्रिक वाहने (हायब्रीड्स) तयार करणाऱ्या ऑटोमोटिव्ह कंपन्या यांच्यातील तुलना सारणी पाहू.

UPS मध्ये वापरण्यासाठी फॉर्म फॅक्टरमध्ये बसणारे प्रिझमॅटिक सेल आम्ही निवडू. तुम्ही बघू शकता, लिथियम टायटेनेट (LTO-NMC) विशिष्ट संचयित ऊर्जेच्या बाबतीत एक बाह्य आहे. औद्योगिक सोल्यूशन्स, विशेषतः UPS बॅटरीमध्ये वापरण्यासाठी योग्य प्रिझमॅटिक सेलचे तीन उत्पादक शिल्लक आहेत.

मी दस्तऐवजातून "लाइफ सायकल असेसमेंट ऑफ लाँग लाईफ लिथियम इलेक्ट्रोड फॉर इलेक्ट्रिक व्हेइकल बॅटरीज- सेल फॉर LEAF, टेस्ला आणि व्हॉल्वो बसेस" (मूळ "लाइफ सायकल असेसमेंट ऑफ लाँग लाईफ लिथियम इलेक्ट्रोड फॉर इलेक्ट्रिक व्हेइकल बॅटरीज- सेल फॉर LEAF , टेस्ला आणि व्होल्वो बस" दिनांक 11 डिसेंबर, 2017 रोजी मॅट्स झॅक्रिसन कडून. हे मुख्यतः वाहनांच्या बॅटरीमधील रासायनिक प्रक्रिया, कंपनांचा प्रभाव आणि हवामान कार्य परिस्थिती आणि पर्यावरणाला होणारी हानी यांचे परीक्षण करते. तथापि, तुलना करण्यासंदर्भात एक मनोरंजक वाक्यांश आहे दोन लिथियम-आयन बॅटरी तंत्रज्ञान.

माझ्या विनामूल्य भाषांतरात ते असे दिसते:

NMC तंत्रज्ञान मेटल एनोड बॅटरी सेलसह LFP तंत्रज्ञानापेक्षा प्रति वाहन किलोमीटर कमी पर्यावरणीय प्रभाव दर्शवते, परंतु त्रुटी कमी करणे किंवा दूर करणे कठीण आहे. मुख्य कल्पना अशी आहे: एनएमसीच्या उच्च ऊर्जा घनतेमुळे वजन कमी होते आणि त्यामुळे वीज वापर कमी होतो.

1) प्रिझमॅटिक सेल LMO तंत्रज्ञान, निर्माता सीपीईसी, यूएसए, खर्च $400.

एलएमओ सेलचे स्वरूप

2) प्रिझमॅटिक सेल LFP तंत्रज्ञान, निर्माता एए पोर्टेबल पॉवर कॉर्पोरेशन, खर्च $160.

एलएफपी सेलचे स्वरूप

3) तुलनेसाठी, LFP तंत्रज्ञानावर तयार केलेली एअरक्राफ्ट बॅकअप बॅटरी आणि सनसनाटी घोटाळ्यात भाग घेतलेली तीच जोडू. 2013 मध्ये बोईंग आग, निर्माता True Blue Power.

TB44 बॅटरीचे स्वरूप

4) वस्तुनिष्ठतेसाठी, एक मानक UPS बॅटरी जोडूया लीड-ऍसिड /पोर्टलॅक/PXL12090, 12V.
क्लासिक UPS बॅटरीचे स्वरूप

चला स्त्रोत डेटा टेबलमध्ये ठेवू.

क्लिक करण्यायोग्य

जसे आपण बघू शकतो, खरंच, LMO पेशींमध्ये सर्वाधिक ऊर्जा कार्यक्षमता असते; क्लासिक लीड ऊर्जा कार्यक्षमतेपेक्षा किमान दुप्पट असते.

हे प्रत्येकासाठी स्पष्ट आहे की ली-आयन बॅटरी अॅरेसाठी बीएमएस सिस्टम या सोल्यूशनमध्ये वजन वाढवेल, म्हणजेच ते विशिष्ट ऊर्जा सुमारे 20 टक्के कमी करेल (बॅटरींचे निव्वळ वजन आणि संपूर्ण सोल्यूशनमधील फरक बीएमएस सिस्टम, मॉड्यूल शेल, बॅटरी कॅबिनेट कंट्रोलर लक्षात घेऊन). जंपर्स, बॅटरी स्विच आणि बॅटरी कॅबिनेटचे वस्तुमान लिथियम-आयन बॅटरी आणि लीड-ऍसिड बॅटरीच्या बॅटरी अॅरेसाठी सशर्त समान मानले जाते.

आता गणना केलेल्या पॅरामीटर्सची तुलना करण्याचा प्रयत्न करूया. या प्रकरणात, आम्ही लीडसाठी डिस्चार्ज डेप्थ 70% आणि Li-Ion साठी 90% म्हणून स्वीकारू.

क्लिक करण्यायोग्य

लक्षात घ्या की विमानाच्या बॅटरीसाठी कमी विशिष्ट उर्जा या वस्तुस्थितीमुळे आहे की बॅटरी स्वतःच (ज्याला मॉड्यूल म्हणून मानले जाऊ शकते) धातूच्या अग्निरोधक आवरणात बंद आहे, त्यात कनेक्टर आणि कमी तापमानाच्या परिस्थितीत ऑपरेशनसाठी हीटिंग सिस्टम आहे. तुलना करण्यासाठी, TB44 बॅटरीमधील एका सेलसाठी गणना दिली जाते, ज्यावरून आपण असा निष्कर्ष काढू शकतो की वैशिष्ट्ये पारंपारिक LFP सेल सारखीच आहेत. याव्यतिरिक्त, विमानाची बॅटरी उच्च चार्ज/डिस्चार्ज करंट्ससाठी डिझाइन केलेली आहे, जी जमिनीवर नवीन उड्डाणासाठी विमानाला त्वरीत तयार करण्याची गरज आणि विमानात आणीबाणीच्या परिस्थितीत मोठ्या प्रमाणात डिस्चार्ज करंटशी संबंधित आहे, उदाहरणार्थ, ऑन-बोर्ड उर्जा कमी होणे
तसे, निर्माता स्वतः वेगवेगळ्या प्रकारच्या विमानाच्या बॅटरीची तुलना करतो

जसे आपण टेबलवरून पाहतो:

1) LMO तंत्रज्ञानाच्या बाबतीत बॅटरी कॅबिनेटची शक्ती जास्त असते.
2) LFP साठी बॅटरी सायकलची संख्या जास्त आहे.
3) LFP साठी विशिष्ट गुरुत्व कमी आहे; त्यानुसार, त्याच क्षमतेसह, लोह-लिथियम फॉस्फेट तंत्रज्ञानावर आधारित बॅटरी कॅबिनेट मोठे आहे.
4) एलएफपी तंत्रज्ञान थर्मल रनअवेसाठी कमी प्रवण आहे, जे त्याच्या रासायनिक संरचनेमुळे आहे. परिणामी, ते तुलनेने सुरक्षित मानले जाते.

ज्यांना स्पष्टपणे समजून घ्यायचे आहे की लिथियम-आयन बॅटरी UPS सह कार्य करण्यासाठी बॅटरी अॅरेमध्ये कशी एकत्र केली जाऊ शकते, मी येथे एक नजर टाकण्याची शिफारस करतो.उदाहरणार्थ, हा आकृती. या प्रकरणात, बॅटरीचे निव्वळ वजन 340 किलो असेल, क्षमता 100 अँपिअर-तास असेल.

क्लिक करण्यायोग्य

किंवा LFP 160S2P साठी सर्किट, जेथे बॅटरीचे निव्वळ वस्तुमान 512 किलो असेल आणि क्षमता 200 अँपिअर-तास असेल.

क्लिक करण्यायोग्य

निष्कर्ष: लोह-लिथियम फॉस्फेट (LiFeO4, LFP) च्या रसायनशास्त्रासह बॅटरी बहुतेक इलेक्ट्रिक वाहनांमध्ये वापरल्या जातात हे तथ्य असूनही, त्यांच्या वैशिष्ट्यांचे LMO रासायनिक सूत्रापेक्षा बरेच फायदे आहेत, ते उच्च प्रवाहाने चार्जिंगला परवानगी देतात आणि कमी संवेदनाक्षम असतात. थर्मल पळून जाण्याचा धोका. कोणत्या प्रकारच्या बॅटरी निवडायच्या हे रेडीमेड इंटिग्रेटेड सोल्यूशनच्या पुरवठादाराच्या विवेकबुद्धीनुसार राहते, जो अनेक निकषांनुसार हे निर्धारित करतो आणि यूपीएसचा भाग म्हणून बॅटरी अॅरेची किंमत सर्वात जास्त नाही. या क्षणी, कोणत्याही प्रकारच्या लिथियम-आयन बॅटरी अजूनही शास्त्रीय सोल्यूशन्सच्या किमतीत निकृष्ट आहेत, परंतु लिथियम बॅटरीची उच्च विशिष्ट शक्ती प्रति युनिट वस्तुमान आणि लहान परिमाणे नवीन ऊर्जा साठवण उपकरणांची निवड अधिकाधिक ठरवेल. काही प्रकरणांमध्ये, UPS चे कमी एकूण वजन नवीन तंत्रज्ञानाची निवड ठरवते. ही प्रक्रिया पूर्णपणे लक्ष न देता होईल, आणि सध्या कमी किमतीच्या विभागातील उच्च किमतीमुळे (घरगुती उपाय) आणि औद्योगिक UPS मध्ये सर्वोत्तम UPS पर्याय शोधत असलेल्या ग्राहकांमध्ये लिथियमच्या अग्निसुरक्षेबद्दल विचार करण्याच्या जडत्वामुळे अडथळा निर्माण झाला आहे. 100 kVA पेक्षा जास्त क्षमतेचा विभाग. 3 केव्हीए ते 100 केव्हीए पर्यंतच्या UPS पॉवरची मध्य-सेगमेंट पातळी लिथियम-आयन तंत्रज्ञानाचा वापर करून कार्यान्वित केली जाऊ शकते, परंतु लहान प्रमाणात उत्पादनामुळे, ते VRLA बॅटरी वापरून तयार सीरियल यूपीएस मॉडेलपेक्षा खूपच महाग आणि निकृष्ट आहे.

तुम्ही अधिक तपशील शोधू शकता आणि तुमच्या सर्व्हर रूम किंवा डेटा सेंटरसाठी लिथियम-आयन बॅटरी वापरून विशिष्ट उपायावर चर्चा करू शकता ईमेलद्वारे विनंती पाठवून [ईमेल संरक्षित], किंवा कंपनीच्या वेबसाइटवर विनंती करून www.ot.ru.

ओपन टेक्नॉलॉजीज - जागतिक नेत्यांकडून विश्वासार्ह सर्वसमावेशक उपाय, विशेषत: आपल्या उद्दिष्टे आणि उद्दिष्टांशी जुळवून घेतले.

लेखक: कुलिकोव्ह ओलेग
अग्रगण्य डिझाईन अभियंता
एकात्मता समाधान विभाग
ओपन टेक्नॉलॉजीज कंपनी

स्त्रोत: www.habr.com