Idag har nästan alla en telefon i fickan (smarttelefon, kameratelefon, surfplatta) som kan prestera bättre än ditt skrivbord hemma, som du inte har uppdaterat på flera år. Varje pryl du har har ett litiumpolymerbatteri. Nu är frågan: vilken läsare kommer ihåg exakt när den oåterkalleliga övergången från "uppringare" till multifunktionella enheter ägde rum?
Det är svårt... Du måste anstränga ditt minne, kom ihåg året du köpte din första "smarta" telefon. För mig är det runt 2008-2010. På den tiden var kapaciteten för ett litiumbatteri för en vanlig telefon cirka 700 mAh, nu når telefonbatteriernas kapacitet 4 tusen mAh.
En ökning av kapaciteten med 6 gånger, trots att storleken på batteriet i grova drag bara har ökat med 2 gånger.
Som oss , litiumjonlösningar för UPS erövrar snabbt marknaden, har ett antal obestridliga fördelar och (speciellt i ett serverrum).
Vänner, idag ska vi försöka förstå och jämföra lösningar baserade på järn-litiumfosfat (LFP) och litium-mangan (LMO) batterier, studera deras fördelar och nackdelar och jämföra med varandra enligt ett antal specifika indikatorer. Låt mig påminna dig om att båda typerna av batterier tillhör litiumjonbatterier, litiumpolymerbatterier, men skiljer sig i kemisk sammansättning. Om du är intresserad av en fortsättning, snälla, under katten.
Utsikter för litiumteknik inom energilagring
Den nuvarande situationen i Ryska federationen 2017 var följande.
Med hjälp av källan: "Koncept för utveckling av ellagringssystem i Ryska federationen," Ryska federationens energiministerium, 21 augusti 2017.
Som du kan se var litiumjonteknologin vid den tiden i täten när det gäller att närma sig industriell produktionsteknik (främst LFP-teknik).
Låt oss sedan titta på trenderna i USA, eller mer exakt, överväga den senaste versionen av dokumentet:
Referens: ABBM är energimatriser för avbrottsfri strömförsörjning, som används inom elkraftindustrin för:
- Reservation av el till särskilt viktiga förbrukare vid avbrott i strömförsörjningen för eget behov (SN) 0,4 kV vid en transformatorstation (PS).
- Som en "buffert" för alternativa källor.
- Kompensation för effektbrist vid toppförbrukning för att avlasta elproduktion och överföringsanläggningar.
- Ansamling av energi under dagen när kostnaden är låg (på natten).
Som vi kan se hade Li-Ion-teknologier, från och med 2016, den ledande positionen och visade snabb multipel tillväxt i både effekt (MW) och energi (MWh).
I samma dokument kan vi läsa följande:
"Lithium-ion-teknologier representerar mer än 80 % av den ökade kraften och energin som genereras av ABBM-system i USA i slutet av 2016. Litiumjonbatterier har en mycket effektiv laddningscykel och frigör ackumulerad kraft snabbare. Dessutom har de hög energitäthet (effekttäthet, författarens anmärkning) och höga utströmmar, vilket har lett till att de har valt som batterier för bärbar elektronik och elfordon.”
Låt oss försöka jämföra två litiumjonbatteriteknologier för UPS
Vi kommer att jämföra prismatiska celler byggda på LMO- och LFP-kemi. Det är dessa två teknologier (med variationer som LMO-NMC) som nu är de huvudsakliga industriella designerna för olika elfordon och elfordon.
En lyrisk utvikning om batterier i elfordon kan läsas härDu frågar, vad har eltransport med det att göra? Låt mig förklara: den aktiva spridningen av elfordon som använder Li-Ion-teknik har länge överträffat prototyperna. Och som vi vet kommer all den senaste tekniken till oss från dyra, nya områden i livet. Till exempel kom en hel del fordonsteknologier till oss från Formel 1, många nya teknologier kom in i våra liv från rymdsektorn, och så vidare... Därför, enligt vår åsikt, tränger litiumjonteknologier nu in i industriella lösningar.
Låt oss titta på en jämförelsetabell mellan huvudtillverkarna, batterikemin och fordonsföretagen själva som aktivt producerar elfordon (hybrider).
Vi kommer att välja uteslutande prismatiska celler som passar formfaktorn för användning i en UPS. Som du kan se är litiumtitanat (LTO-NMC) en outsider när det gäller specifik lagrad energi. Det återstår tre tillverkare av prismatiska celler som är lämpliga för användning i industriella lösningar, särskilt UPS-batterier.
Jag kommer att citera och översätta från dokumentet "Life cycle assessment of long life lithium electrode for electric vehicle batteryes- cell for LEAF, Tesla and VOLVO buses" (Original "Life cycle assessment of long life lithium electrode for electric vehicle batteryes- cell for LEAF) , Tesla och Volvo buss" daterad 11 december 2017 från Mats Zackrisson. Den undersöker mest de kemiska processerna i fordonsbatterier, påverkan av vibrationer och klimatförhållanden samt skador på miljön. Det finns dock en intressant fras angående jämförelsen av två litiumjonbatteriteknologier.
I min fria översättning ser det ut så här:
NMC-teknik visar lägre miljöpåverkan per fordonskilometer än LFP-teknik med en metallanodbattericell, men det är svårt att minska eller eliminera fel. Huvudtanken är denna: den högre energitätheten hos NMC resulterar i lägre vikt och därmed lägre energiförbrukning.
1) Prismatisk cell LMO-teknik, tillverkare , kostar $400.
LMO-cellens utseende
2) Prismatisk cell LFP-teknik, tillverkare , kostar $160.
Utseendet av en LFP-cell
3) För jämförelse, låt oss lägga till ett reservbatteri för flygplan byggt på LFP-teknik och samma som deltog i den sensationella skandalen , tillverkare True Blue Power.
TB44-batteriets utseende
4) För objektivitet, låt oss lägga till ett standard UPS-batteri
Utseendet på ett klassiskt UPS-batteri
Låt oss lägga in källdata i en tabell.
Som vi kan se har LMO-celler den högsta energieffektiviteten; klassiskt bly är minst dubbelt så energieffektivt.
Det är uppenbart för alla att ett BMS-system för en Li-Ion-batterimatris kommer att lägga vikt till denna lösning, det vill säga det kommer att minska den specifika energin med cirka 20 procent (skillnaden mellan batteriernas nettovikt och den kompletta lösningen med hänsyn till BMS-systemen, modulskalet, batteriskåpsstyrenheten). Massan av byglarna, batteriomkopplaren och batteriskåpet antas vara villkorligt lika för litiumjonbatterier och batteriuppsättningen av bly-syrabatterier.
Låt oss nu försöka jämföra de beräknade parametrarna. I det här fallet accepterar vi utsläppsdjupet för bly som 70 % och för Li-Ion som 90 %.
Observera att den låga specifika energin för ett flygplansbatteri beror på att själva batteriet (som kan betraktas som en modul) är inneslutet i ett brandsäkert metallhölje, har kontakter och ett värmesystem för drift under låga temperaturer. Som jämförelse ges en beräkning för en cell i TB44-batteriet, från vilken vi kan dra slutsatsen att egenskaperna liknar en konventionell LFP-cell. Dessutom är flygplansbatteriet konstruerat för höga laddnings-/urladdningsströmmar, vilket är förenat med behovet av att snabbt förbereda flygplanet för en ny flygning på marken och en stor urladdningsström vid nödsituationer ombord t.ex. förlust av ström ombord
Det är förresten så tillverkaren själv jämför olika typer av flygplansbatterier
Som vi ser från tabellerna:
1) Batteriskåpets effekt vid LMO-teknik är högre.
2) Antalet battericykler för LFP är högre.
3) Den specifika vikten för LFP är mindre; följaktligen, med samma kapacitet, är batteriskåpet baserat på järn-litiumfosfatteknologi större.
4) LFP-tekniken är mindre benägen för termisk flykt, vilket beror på dess kemiska struktur. Som ett resultat anses det vara relativt säkert.
För den som tydligt vill förstå hur litiumjonbatterier kan kombineras till ett batterisystem för att fungera med en UPS rekommenderar jag att ta en titt här.Till exempel detta diagram. I det här fallet kommer batteriernas nettovikt att vara 340 kg, kapaciteten kommer att vara 100 amperetimmar.
Eller en krets för LFP 160S2P, där batteriernas nettovikt blir 512 kg och kapaciteten blir 200 amperetimmar.
SLUTSATS: Trots det faktum att batterier med kemin av järn-litiumfosfat (LiFeO4, LFP) mest används i elfordon, har deras egenskaper ett antal fördelar jämfört med LMO:s kemiska formel, de tillåter laddning med högre ström och är mindre mottagliga till risken för termisk flykt. Vilken typ av batterier som ska väljas avgörs av leverantören av en färdig integrerad lösning, som bestämmer detta enligt ett antal kriterier, och inte minst är kostnaden för batterimatrisen som en del av UPS. För närvarande är alla typer av litiumjonbatterier fortfarande sämre än klassiska lösningar, men litiumbatteriernas höga specifika effekt per massenhet och mindre dimensioner kommer i allt högre grad att avgöra valet mot nya energilagringsenheter. I vissa fall avgör UPS-enhetens lägre bruttovikt valet mot ny teknik. Denna process kommer att ske helt obemärkt och hämmas för närvarande av de höga kostnaderna i lågprissegmentet (hushållslösningar) och trögheten i att tänka på litiums brandsäkerhet bland kunder som letar efter de bästa UPS-alternativen i den industriella UPS:en segment med en kapacitet på mer än 100 kVA. Mellansegmentnivån för UPS-effekt från 3 kVA till 100 kVA kan implementeras med litiumjonteknik, men på grund av småskalig produktion är den ganska dyr och sämre än färdiga seriella UPS-modeller som använder VRLA-batterier.
Du kan ta reda på mer detaljer och diskutera en specifik lösning med litiumjonbatterier för ditt serverrum eller datacenter genom att skicka en förfrågan via e-post , eller genom att göra en förfrågan på företagets webbplats .
ÖPPEN TEKNIK – pålitliga helhetslösningar från världsledare, anpassade specifikt till dina mål och mål.
Författare: Kulikov Oleg
Ledande designingenjör
Avdelningen för integrationslösningar
Open Technologies Company
Källa: will.com