🥇Литијум-јонски UPS: Који тип батерије одабрати, LMO или LFP?

Данас скоро свако има телефон у џепу (паметни телефон, телефон са камером, таблет) који по перформансама може надмашити вашу кућну радну површину коју нисте ажурирали неколико година. Сваки геџет који имате има литијум-полимерску батерију. Сада се поставља питање: који читалац ће тачно запамтити када је дошло до неопозивог преласка са „бирача“ на мултифункционалне уређаје?

Тешко је... Морате напрегнути памћење, сетити се године када сте купили први „паметни“ телефон. За мене је то око 2008-2010. У то време, капацитет литијумске батерије за обичан телефон био је око 700 мАх, сада капацитет батерија телефона достиже 4 хиљаде мАх.

Повећање капацитета за 6 пута, упркос чињеници да се, грубо говорећи, величина батерије повећала само за 2 пута.

Као и ми већ дискутовано у нашем чланку, литијум-јонска решења за УПС брзо освајају тржиште, имају низ неоспорних предности и прилично безбедан за употребу (посебно у серверској соби).

Пријатељи, данас ћемо покушати да разумемо и упоредимо решења заснована на гвожђе-литијум фосфатним (ЛФП) и литијум-манган (ЛМО) батеријама, проучићемо њихове предности и мане и упоредити једни са другима према низу специфичних показатеља. Да подсетим да обе врсте батерија припадају литијум-јонским, литијум-полимерним батеријама, али се разликују по хемијском саставу. Ако сте заинтересовани за наставак, молим, под мачку.

Изгледи за литијумске технологије у складиштењу енергије

Тренутна ситуација у Руској Федерацији у 2017. била је следећа.

кликнути

Користећи извор: „Концепт развоја система за складиштење електричне енергије у Руској Федерацији“, Министарство енергетике Руске Федерације, 21. август 2017.

Као што видите, литијум-јонска технологија је у то време предњачила у приближавању технологији индустријске производње (пре свега ЛФП технологији).

Даље, погледајмо трендове у Сједињеним Државама, тачније, размотримо најновију верзију документа:

Референца: АББМ су енергетски низови за беспрекидно напајање, који се користе у електроенергетској индустрији за:

Резервација електричне енергије за посебно важне потрошаче у случају прекида у напајању за сопствене потребе (СН) 0,4 кВ на трафостаници (ПС).

Као „бафер“ погон за алтернативне изворе.

Компензација за несташице струје током вршне потрошње ради растерећења објеката за производњу и пренос електричне енергије.

Акумулација енергије током дана када је њена цена ниска (ноћно време).

кликнути

Као што видимо, Ли-Ион технологије су чврсто држале водећу позицију од 2016. године и показале су брз вишеструки раст и снаге (МВ) и енергије (МВх).

У истом документу можемо прочитати следеће:

„Литијум-јонске технологије представљају више од 80% додатне снаге и енергије коју су произвели АББМ системи у Сједињеним Државама на крају 2016. Литијум-јонске батерије имају високо ефикасан циклус пуњења и брже ослобађају акумулирану снагу. Поред тога, имају велику густину енергије (густина снаге, прим. аутора) и велике излазне струје, што је довело до њиховог избора као батерија за преносиву електронику и електрична возила.

Хајде да покушамо да упоредимо две технологије литијум-јонских батерија за УПС

Упоредићемо призматичне ћелије изграђене на ЛМО и ЛФП хемији. Управо су ове две технологије (са варијацијама као што је ЛМО-НМЦ) сада главни индустријски дизајн за разна електрична возила и електрична возила.

Лирску дигресију о батеријама у електричним возилима можете прочитати овдеПитате, какве везе има електрични транспорт? Дозволите ми да објасним: активно ширење електричних возила користећи Ли-Ион технологије одавно је превазишло фазу прототипова. А као што знамо, све најновије технологије долазе нам из скупих, нових области живота. На пример, много аутомобилских технологија нам је дошло из Формуле 1, многе нове технологије су ушле у наше животе из свемирског сектора и тако даље... Стога, по нашем мишљењу, литијум-јонске технологије сада продиру у индустријска решења.

Погледајмо табелу поређења између главних произвођача, хемије батерија и самих аутомобилских компанија које активно производе електрична возила (хибриде).

Одабраћемо искључиво призматичне ћелије које одговарају фактору форме за употребу у УПС-у. Као што видите, литијум титанат (ЛТО-НМЦ) је аутсајдер у смислу специфичне ускладиштене енергије. Преостала су три произвођача призматичних ћелија погодних за употребу у индустријским решењима, посебно УПС батерија.

Цитираћу и превести из документа „Процена животног циклуса дуговечне литијумске електроде за батерије електричних возила- ћелија за ЛЕАФ, Тесла и ВОЛВО аутобусе” (Оригинал „Процена животног циклуса дуговечне литијумске електроде за батерије електричних возила- ћелија за ЛЕАФ , Тесла и Волво бус" од 11. децембра 2017. године од Матса Зацкриссона. У њему се углавном испитују хемијски процеси у акумулаторима возила, утицај вибрација и климатских услова рада и штета по животну средину. Међутим, постоји једна занимљива фраза у вези поређења две технологије литијум-јонских батерија.

У мом слободном преводу то изгледа овако:

НМЦ технологија показује мањи утицај на животну средину по километру возила од ЛФП технологије са ћелијом батерије са металном анодом, али је тешко смањити или елиминисати грешке. Главна идеја је следећа: већа густина енергије НМЦ-а резултира мањом тежином и самим тим мањом потрошњом енергије.

1) ЛМО технологија призматичне ћелије, произвођач ЦПЕЦ, САД, кошта 400 долара.

Изглед ЛМО ћелије

2) ЛФП технологија призматичне ћелије, произвођач АА Портабле Повер Цорп, кошта 160 долара.

Изглед ЛФП ћелије

3) За поређење, додајмо резервну батерију авиона направљену на ЛФП технологији и исту ону која је учествовала у сензационалном скандалу Пожар у Боингу 2013, произвођач Труе Блуе Повер.

Изглед батерије ТБ44

4) Ради објективности, додајмо стандардну УПС батерију Оловна киселина /Порталац/ПКСЛ12090, 12В.
Изглед класичне УПС батерије

Ставимо изворне податке у табелу.

кликнути

Као што видимо, ЛМО ћелије заиста имају највећу енергетску ефикасност; класично олово је најмање двоструко енергетски ефикасније.

Свима је јасно да ће БМС систем за Ли-Ион батеријски низ додати тежину овом решењу, односно смањити специфичну енергију за око 20 одсто (разлика између нето тежине батерија и комплетног решења узимајући у обзир БМС системе, шкољку модула, контролер батеријског ормарића). Претпоставља се да је маса краткоспојника, прекидача за батерије и ормарића за батерије условно једнака за литијум-јонске батерије и низ батерија оловно-киселинских батерија.

Покушајмо сада да упоредимо израчунате параметре. У овом случају, прихватићемо дубину пражњења за олово као 70%, а за Ли-Ион као 90%.

кликнути

Имајте на уму да је ниска специфична енергија за батерију авиона последица чињенице да је сама батерија (која се може сматрати модулом) затворена у метално ватростално кућиште, има конекторе и систем грејања за рад у условима ниских температура. Поређења ради, дат је прорачун за једну ћелију у батерији ТБ44, из чега можемо закључити да су карактеристике сличне конвенционалној ЛФП ћелији. Поред тога, батерија авиона је дизајнирана за велике струје пуњења/пражњења, што је повезано са потребом да се авион брзо припреми за нови лет на земљи и великом струјом пражњења у случају нужде на броду, нпр. губитак снаге на броду
Иначе, овако сам произвођач упоређује различите врсте батерија за авионе

Као што видимо из табела:

1) Снага батеријског ормарића у случају ЛМО технологије је већа.
2) Број циклуса батерије за ЛФП је већи.
3) Специфична тежина за ЛФП је мања; сходно томе, са истим капацитетом, батеријски ормарић заснован на технологији гвожђе-литијум фосфата је већи.
4) ЛФП технологија је мање склона термичком бекству, што је због своје хемијске структуре. Као резултат тога, сматра се релативно сигурним.

За оне који желе да јасно разумеју како се литијум-јонске батерије могу повезати у низ батерија за рад са УПС-ом, препоручујем да погледају овде.На пример, овај дијаграм. У овом случају, нето тежина батерија ће бити 340 кг, капацитет ће бити 100 ампер-сати.

кликнути

Или коло за ЛФП 160С2П, где ће нето маса батерија бити 512 кг, а капацитет 200 ампер-часова.

кликнути

ЗАКЉУЧАК: Упркос чињеници да се батерије са хемијом гвожђе-литијум фосфата (ЛиФеО4, ЛФП) углавном користе у електричним возилима, њихове карактеристике имају низ предности у односу на ЛМО хемијску формулу, омогућавају пуњење при већој струји, а мање су осетљиве. на ризик од топлотног бекства. Коју врсту батерија изабрати остаје на дискрецији добављача готовог интегрисаног решења, који то одређује према низу критеријума, а не мање од свега је цена батеријског низа у склопу УПС-а. У овом тренутку, било која врста литијум-јонских батерија је и даље инфериорнија по цени у односу на класична решења, али велика специфична снага литијумских батерија по јединици масе и мање димензије ће све више одређивати избор ка новим уређајима за складиштење енергије. У неким случајевима, нижа бруто тежина УПС-а одређује избор према новим технологијама. Овај процес ће се одвијати потпуно непримећено, а тренутно је ометен високим трошковима у сегменту ниских цена (решења за домаћинство) и инерцијом размишљања о пожарној безбедности литијума међу купцима који траже најбоље УПС опције у индустријском УПС-у. сегмент са капацитетом већим од 100 кВА. Средњи сегмент снаге УПС-а од 3 кВА до 100 кВА може се имплементирати коришћењем литијум-јонских технологија, али је због мале производње прилично скуп и инфериоран у односу на готове серијске УПС моделе који користе ВРЛА батерије.

Можете сазнати више детаља и разговарати о конкретном решењу користећи литијум-јонске батерије за своју серверску собу или дата центар слањем захтева е-поштом info@ot.ru, или подношењем захтева на веб страници компаније ввв.от.ру.