Danes ima skoraj vsakdo v žepu telefon (pametni telefon, fotoaparat, tablica), ki lahko po zmogljivosti prekaša domače namizje, ki ga niste posodobili več let. Vsak pripomoček, ki ga imate, ima litij-polimerno baterijo. Zdaj se postavlja vprašanje: kateri bralec se bo natančno spomnil, kdaj se je zgodil nepreklicni prehod od "klicnikov" k večnamenskim napravam?
Težko ... Morate napeti spomin, spomniti se leta, ko ste kupili svoj prvi "pametni" telefon. Zame je to okoli 2008-2010. Takrat je bila zmogljivost litijeve baterije za navaden telefon približno 700 mAh, zdaj pa zmogljivost telefonskih baterij doseže 4 tisoč mAh.
Povečanje zmogljivosti za 6-krat, kljub dejstvu, da se je velikost baterije, grobo rečeno, povečala le za 2-krat.
Kot mi litij-ionske rešitve za UPS hitro osvajajo trg, imajo vrsto nespornih prednosti in (še posebej v strežniški sobi).
Prijatelji, danes bomo poskušali razumeti in primerjati rešitve, ki temeljijo na železo-litij-fosfatnih (LFP) in litij-manganskih (LMO) baterijah, preučiti njihove prednosti in slabosti ter jih primerjati med seboj po številnih specifičnih indikatorjih. Naj vas spomnim, da obe vrsti baterij spadata med litij-ionske, litij-polimerne baterije, vendar se razlikujeta po kemični sestavi. Če vas zanima nadaljevanje, prosim pod kat.
Obeti za litijeve tehnologije pri shranjevanju energije
Trenutne razmere v Ruski federaciji v letu 2017 so bile naslednje.
Uporaba vira: "Koncept razvoja sistemov za shranjevanje električne energije v Ruski federaciji", Ministrstvo za energijo Ruske federacije, 21. avgust 2017.
Kot lahko vidite, je litij-ionska tehnologija takrat prednjačila pri približevanju industrijski proizvodni tehnologiji (predvsem tehnologiji LFP).
Nato si poglejmo trende v Združenih državah, natančneje, razmislimo o najnovejši različici dokumenta:
Referenca: ABBM so energetski nizi za brezprekinitvene napajalnike, ki se v elektroenergetiki uporabljajo za:
- Rezervacija električne energije za posebej pomembne porabnike v primeru motenj v napajanju za lastne potrebe (SN) 0,4 kV na RTP (PS).
- Kot »blažilni« pogon za alternativne vire.
- Nadomestilo za izpad električne energije v konicah za razbremenitev proizvodnih in prenosnih objektov električne energije.
- Akumulacija energije podnevi, ko so njeni stroški nizki (ponoči).
Kot lahko vidimo, so Li-Ion tehnologije od leta 2016 trdno držale vodilni položaj in pokazale hitro večkratno rast tako moči (MW) kot energije (MWh).
V istem dokumentu lahko preberemo naslednje:
»Litij-ionske tehnologije predstavljajo več kot 80 % dodane moči in energije, ki so jo ustvarili sistemi ABBM v Združenih državah ob koncu leta 2016. Litij-ionske baterije imajo zelo učinkovit cikel polnjenja in hitreje sprostijo akumulirano energijo. Poleg tega imajo visoko energijsko gostoto (gostoto moči, opomba avtorja) in visoke izhodne tokove, zaradi česar so bili izbrani kot baterije za prenosno elektroniko in električna vozila.«
Poskusimo primerjati dve tehnologiji litij-ionskih baterij za UPS
Primerjali bomo prizmatične celice zgrajene na LMO in LFP kemiji. Ti dve tehnologiji (z različicami, kot je LMO-NMC) sta zdaj glavni industrijski zasnovi za različna električna vozila in električna vozila.
Lirično digresijo o baterijah v električnih vozilih si lahko preberete tukajSprašujete, kaj ima s tem električni promet? Naj pojasnim: aktivno širjenje električnih vozil z uporabo litij-ionskih tehnologij je že zdavnaj preseglo stopnjo prototipov. In kot vemo, vse najnovejše tehnologije prihajajo k nam iz dragih, novih področij življenja. Na primer, veliko avtomobilskih tehnologij je prišlo k nam iz Formule 1, veliko novih tehnologij je prišlo v naša življenja iz vesoljskega sektorja in tako naprej ... Zato po našem mnenju litij-ionske tehnologije zdaj prodirajo v industrijske rešitve.
Poglejmo primerjalno tabelo med glavnimi proizvajalci, kemijo baterij in samimi avtomobilskimi podjetji, ki aktivno proizvajajo električna vozila (hibride).
Izbrali bomo izključno prizmatične celice, ki ustrezajo obliki faktorja za uporabo v UPS. Kot lahko vidite, je litijev titanat (LTO-NMC) avtsajder v smislu specifične shranjene energije. Ostajajo še trije proizvajalci prizmatičnih celic, primernih za uporabo v industrijskih rešitvah, predvsem UPS baterij.
Citiral in prevedel bom iz dokumenta “Ocena življenjskega cikla litijeve elektrode z dolgo življenjsko dobo za akumulatorje električnih vozil- celica za avtobuse LEAF, Tesla in VOLVO” (Original “Life cycle assessment of long life lithium electrode for electric vehicle batteries- cell for LEAF” , Tesla in Volvo bus" z dne 11. decembra 2017 od Matsa Zackrissona. Večinoma preučuje kemične procese v akumulatorjih vozil, vpliv tresljajev in podnebnih pogojev delovanja ter škodo za okolje. Je pa ena zanimiva fraza glede primerjave dveh tehnologij litij-ionske baterije.
V mojem prostem prevodu je videti takole:
Tehnologija NMC kaže manjši vpliv na okolje na kilometer vozila kot tehnologija LFP z baterijsko celico s kovinsko anodo, vendar je napake težko zmanjšati ali odpraviti. Glavna ideja je naslednja: večja energijska gostota NMC ima za posledico manjšo težo in s tem manjšo porabo energije.
1) Tehnologija LMO prizmatičnih celic, proizvajalec , stane 400 dolarjev.
Videz celice LMO
2) Tehnologija LFP s prizmatično celico, proizvajalec , stane 160 dolarjev.
Videz celice LFP
3) Za primerjavo dodajmo letalsko rezervno baterijo, zgrajeno na tehnologiji LFP, in isto, ki je sodelovala v senzacionalnem škandalu , proizvajalca True Blue Power.
Videz baterije TB44
4) Zaradi objektivnosti dodajmo standardno baterijo UPS
Izgled klasične UPS baterije
Vstavimo izvorne podatke v tabelo.
Kot lahko vidimo, imajo LMO celice res najvišjo energijsko učinkovitost, klasični svinec je vsaj dvakrat energijsko učinkovitejši.
Vsem je jasno, da bo sistem BMS za Li-Ion baterijski niz dodal težo tej rešitvi, torej zmanjšal specifično energijo za približno 20 odstotkov (razlika med neto težo baterij in celotno rešitvijo ob upoštevanju sistemov BMS, lupine modula, krmilnika baterijske omare). Masa mostičkov, baterijskega stikala in baterijske omarice je pogojno enaka za litij-ionske baterije in baterijsko polje svinčenih baterij.
Zdaj pa poskusimo primerjati izračunane parametre. V tem primeru bomo sprejeli globino praznjenja za svinec 70 %, za Li-Ion pa 90 %.
Upoštevajte, da je nizka specifična energija letalske baterije posledica dejstva, da je sama baterija (ki jo lahko obravnavamo kot modul) zaprta v kovinskem ognjevarnem ohišju, ima priključke in ogrevalni sistem za delovanje pri nizkih temperaturah. Za primerjavo je podan izračun za eno celico v bateriji TB44, iz katerega lahko sklepamo, da so karakteristike podobne običajni celici LFP. Poleg tega je baterija letala zasnovana za visoke tokove polnjenja/praznjenja, kar je povezano s potrebo po hitri pripravi letala na nov let na tleh in velik tok praznjenja v primeru izrednih razmer na letalu, npr. izguba vgrajenega napajanja
Mimogrede, tako proizvajalec sam primerja različne vrste letalskih baterij
Kot vidimo iz tabel:
1) Moč baterijske omarice je v primeru LMO tehnologije večja.
2) Število baterijskih ciklov za LFP je večje.
3) Specifična teža za LFP je manjša; zato je z enako zmogljivostjo baterijska omarica, ki temelji na tehnologiji železo-litijevega fosfata, večja.
4) Tehnologija LFP je manj nagnjena k toplotnemu uhajanju, kar je posledica njene kemične strukture. Zaradi tega velja za razmeroma varno.
Za tiste, ki želijo jasno razumeti, kako je mogoče litij-ionske baterije združiti v niz baterij za delovanje z UPS-om, priporočam, da si ogledajo tukaj.Na primer ta diagram. V tem primeru bo neto teža baterij 340 kg, kapaciteta 100 amper ur.
Ali vezje za LFP 160S2P, kjer bo neto masa baterij 512 kg in kapaciteta 200 amper ur.
ZAKLJUČEK: Kljub temu, da se baterije s kemijo železo-litijevega fosfata (LiFeO4, LFP) večinoma uporabljajo v električnih vozilih, imajo njihove lastnosti vrsto prednosti pred kemijsko formulo LMO, omogočajo polnjenje z večjim tokom in so manj občutljive. nevarnosti toplotnega pobega. Kakšen tip baterij izbrati, ostaja prepuščena presoji dobavitelja že pripravljene celostne rešitve, ki to določi glede na vrsto kriterijev, nenazadnje pa tudi strošek baterijskega polja kot dela UPS-a. Trenutno so vse vrste litij-ionskih baterij še vedno slabše od klasičnih rešitev, vendar bodo visoka specifična moč litijevih baterij na enoto mase in manjše dimenzije vedno bolj določale izbiro novih naprav za shranjevanje energije. V nekaterih primerih nižja bruto teža UPS-a določa izbiro novih tehnologij. Ta proces bo potekal popolnoma neopazno, trenutno pa ga ovirajo visoki stroški v nizkem cenovnem segmentu (gospodinjske rešitve) in inercija razmišljanja o požarni varnosti litija pri kupcih, ki iščejo najboljše možnosti UPS v industrijskem UPS. segment z zmogljivostjo več kot 100 kVA. Raven moči UPS srednjega segmenta od 3 kVA do 100 kVA je mogoče izvesti z uporabo litij-ionskih tehnologij, vendar je zaradi majhne proizvodnje precej draga in slabša od že pripravljenih serijskih modelov UPS z baterijami VRLA.
Če želite izvedeti več podrobnosti in razpravljati o specifični rešitvi z uporabo litij-ionskih baterij za vašo strežniško sobo ali podatkovni center, pošljite povpraševanje po e-pošti , ali z zahtevo na spletni strani podjetja .
ODPRTE TEHNOLOGIJE – zanesljive celovite rešitve svetovnih voditeljev, prilagojene posebej vašim ciljem in ciljem.
Avtor: Kulikov Oleg
Vodilni projektant
Oddelek za integracijske rešitve
Podjetje Open Technologies
Vir: www.habr.com