Idag har nÀstan alla en telefon (smarttelefon, kameratelefon, surfplatta) i fickan som kan övertrÀffa ditt skrivbord hemma, som du inte har uppdaterat pÄ flera Är, nÀr det gÀller prestanda. Varje pryl du har har ett litiumpolymerbatteri. Nu Àr frÄgan: vem av lÀsarna kommer ihÄg exakt nÀr den oÄterkalleliga övergÄngen frÄn "uppringare" till multifunktionella enheter intrÀffade?
Det Àr svÄrt... Du mÄste anstrÀnga ditt minne, kom ihÄg Äret du köpte din första "smarta" telefon. För mig var det runt 2008-2010. PÄ den tiden var kapaciteten för ett litiumbatteri för en vanlig telefon cirka 700 mAh, nu nÄr telefonbatteriernas kapacitet 4 tusen mAh.
Kapaciteten har ökat 6 gÄnger, medan batteristorleken i grova drag bara har ökat 2 gÄnger.
Som oss , litiumjon UPS-lösningar erövrar snabbt marknaden, har ett antal obestridliga fördelar och (speciellt i serverförhÄllanden).
VÀnner, idag kommer vi att försöka förstÄ och jÀmföra lösningar baserade pÄ litiumjÀrnfosfat (LFP) och litiummangan (LMO) batterier, studera deras fördelar och nackdelar och jÀmföra dem med varandra baserat pÄ ett antal specifika indikatorer. LÄt mig pÄminna dig om att bÄda typerna av batterier Àr litiumjon- och litiumpolymerbatterier, men skiljer sig Ät i kemisk sammansÀttning. Om du Àr intresserad av fortsÀttningen, lÀs gÀrna vidare.
Utsikter för litiumteknik inom energilagring
Den nuvarande situationen i Ryska federationen 2017 var följande.
Med hjÀlp av kÀllan: "Koncept för utveckling av ellagringssystem i Ryska federationen", Ryska federationens energiministerium, 21 augusti 2017.
Som vi kan se var litiumjonteknik vid den tiden en av de ledande nÀr det gÀller att nÀrma sig industriell produktionsteknik (i första hand betyder LFP-teknik).
LÄt oss sedan titta pÄ trenderna i USA, eller snarare, lÄt oss titta pÄ den senaste versionen av dokumentet:
Referens: ABBM â energimatriser för avbrottsfri strömförsörjning, som anvĂ€nds inom elkraftindustrin för:
- Effektreserver för sÀrskilt viktiga förbrukare vid avbrott i strömförsörjningen för eget behov (SN) 0,4 kV vid transformatorstationen (PS).
- Som en "buffert" lagring för alternativa kÀllor.
- Kompensation för effektunderskott i toppförbrukningslÀge för att avlasta elproduktion och överföringsanlÀggningar.
- Ansamling av energi under dagen under tider med lÄg kostnad (nattetid).
Som vi kan se hade Li-Ion-teknologier frÄn och med 2016 den ledande positionen och visade snabb multipel tillvÀxt i bÄde effekt (MW) och energi (MWh).
I samma dokument kan vi lÀsa följande:
"Litiumjonteknologier representerar mer Àn 80 % av den extra kraften och energin hos ABMS-system som genereras i USA i slutet av 2016. Litiumjonbatterier har en mycket effektiv cykel (laddning, författarens anmÀrkning) och slÀpper ut sin lagrade kraft snabbare. Dessutom har de hög energitÀthet (specifik effekt, vilket har lett till hög batterikapacitet, och har lett till hög kapacitet för elektroniska utgÄngsmöjligheter) elfordon."
LÄt oss försöka jÀmföra tvÄ litiumjonbatteriteknologier för UPS
Vi kommer att jÀmföra prismatiska celler byggda pÄ LMO- och LFP-kemi. Det Àr dessa tvÄ teknologier (med variationer som LMO-NMC) som nu Àr de viktigaste industriella modellerna för olika elfordon och elbilar.
En lyrisk utvikning om batterier i elfordon kan lÀsas hÀrDu frÄgar, vad har eltransport med detta att göra? LÄt mig förklara: den aktiva distributionen av elektrisk transport med hjÀlp av Li-Ion-teknologier har för lÀnge sedan passerat prototyperna. Och som vi vet kommer all den senaste tekniken till oss frÄn dyra, nyaste livssfÀrer. Till exempel kom en hel del fordonsteknologier till oss frÄn Formel 1, mÄnga nya teknologier kom in i vÄra liv frÄn rymdindustrin, och sÄ vidare... DÀrför, enligt vÄr Äsikt, penetrerar litiumjonteknologier nu industriella lösningar.
LÄt oss titta pÄ en jÀmförelsetabell över huvudtillverkarna, batterikemi och de faktiska bilföretagen som aktivt producerar elfordon (hybrider).
Vi kommer att vÀlja uteslutande prismatiska celler som passar formfaktorn för anvÀndning i UPS. Som vi kan se Àr litiumtitanat (LTO-NMC) en outsider nÀr det gÀller specifik lagrad energi. Det ÄterstÄr tre tillverkare av prismatiska celler som Àr lÀmpliga för anvÀndning i industriella lösningar, sÀrskilt i UPS-batterier.
Jag kommer att citera och översÀtta frÄn dokumentet "Life cycle assessment of long life lithium electrode for electric vehicle batterys - cell for LEAF, Tesla and Volvo bus" (Original "Life cycle assessment of long life lithium electrode for electric vehicle batterys - cell for LEAF, Tesla and Volvo bus" frÄn 11 december 2017 av Mats Zackrisson influenser av kemiska processer i batterier och vibrationer av batterier. driftförhÄllanden och miljöskador studeras dock i huvudsak en intressant fras om jÀmförelsen av tvÄ litiumjonbatterier.
I min fria översÀttning ser det ut sÄ hÀr:
NMC-teknik visar lÀgre miljöpÄverkan per fordonskilometer Àn LFP-battericellsmetallanodteknik, men det Àr svÄrt att minska eller eliminera fel. Grundtanken Àr att den högre energitÀtheten hos NMC ger lÀgre vikt och dÀrmed lÀgre strömförbrukning.
1) LMO-teknik prismatisk cell, tillverkare , kostar $400.
Externt utseende av LMO-cell
2) Prismatisk cell LFP-teknik, tillverkare , kostar $160.
Externt utseende av LFP-cell
3) För jÀmförelse, lÄt oss lÀgga till ett flygbackupbatteri byggt pÄ LFP-teknik och det som var inblandat i den uppmÀrksammade skandalen , tillverkare True Blue Power.
Externt utseende av TB44-batteriet
4) För objektivitet, lÄt oss lÀgga till ett standard UPS-batteri
Utseendet pÄ ett klassiskt UPS-batteri
LĂ„t oss sammanfatta de initiala uppgifterna i en tabell.
Som vi kan se har LMO-celler verkligen den högsta energieffektiviteten, medan klassiskt bly förlorar i specifik energi med minst tvÄ gÄnger.
Det Àr uppenbart för alla att ett BMS-system för en Li-Ion-batterimatris kommer att tillföra massa till denna lösning, d.v.s. minska den specifika energin med cirka 20 procent (skillnaden mellan batteriernas nettovikt och den kompletta lösningen med hÀnsyn till BMS-systemen, modulskalet, batteriskÄpskontroller). Massan av byglarna, batteriomkopplaren och batteriskÄpet antas vara lika för litiumjonbatterier och batteriuppsÀttningen av bly-syrabatterier.
LÄt oss nu försöka jÀmföra de berÀknade parametrarna. I det hÀr fallet kommer vi att ta utslÀppsdjupet för bly till 70 % och för Li-Ion till 90 %.
Det bör noteras att den lÄga specifika energin för ett flygplansbatteri beror pÄ att sjÀlva batteriet (som kan betraktas som en modul) Àr inneslutet i ett brandsÀkert metallhölje, har kontakter och ett vÀrmesystem för drift under lÄga temperaturer. Som jÀmförelse tillhandahÄlls en berÀkning för en cell i TB44-batteriet, frÄn vilken man kan dra en slutsats om liknande egenskaper med en konventionell LFP-cell. Dessutom Àr flygplansbatteriet konstruerat för höga laddnings-/urladdningsströmmar, vilket Àr förknippat med behovet av att snabbt förbereda flygplanet för en ny flygning pÄ marken och en hög urladdningsström i hÀndelse av en nödsituation ombord, t.ex. strömavbrott ombord.
HÀr Àr förresten hur tillverkaren jÀmför olika typer av flygbatterier
Som vi kan se frÄn tabellerna:
1) BatteriskÄpets effekt vid LMO-teknik Àr högre.
2) Batteritiden för LFP Àr lÀngre.
3) Den specifika vikten för LFP Àr mindre, dÀrför, med samma kapacitet, Àr batteriskÄpet som anvÀnder litiumjÀrnfosfatteknik större.
4) LFP-teknik har mindre benÀgenhet att rinna av termiskt pÄ grund av dess kemiska struktur. Som ett resultat anses det vara relativt sÀkert.
För den som tydligt vill förstÄ hur litiumjonbatterier kan kopplas in i ett batterisystem för att fungera med en UPS rekommenderar jag att ta en titt hÀr.Till exempel ett sÄdant system. I det hÀr fallet kommer batteriernas nettovikt att vara 340 kg, kapaciteten kommer att vara 100 amperetimmar.
Eller ett diagram för LFP 160S2P, dÀr batteriernas nettovikt blir 512 kg, och kapaciteten blir 200 amperetimmar.
SLUTSATS: Ăven om batterier med litiumjĂ€rnfosfat (LiFeO4, LFP) kemi anvĂ€nds mest i elfordon, har deras egenskaper ett antal fördelar jĂ€mfört med LMO:s kemiska formel, de tillĂ„ter laddning med högre ström och Ă€r mindre mottagliga för risken för termisk rusning. Vilken typ av batterier man ska vĂ€lja överlĂ€mnas till leverantören av den fĂ€rdiga integrerade lösningen, som bestĂ€mmer detta utifrĂ„n ett antal kriterier, inte minst Ă€r kostnaden för batterimatrisen som en del av UPS:en. För tillfĂ€llet Ă€r alla typer av litiumjonbatterier fortfarande sĂ€mre Ă€n klassiska lösningar, men litiumbatteriernas höga specifika effekt per massenhet och mindre dimensioner kommer i allt högre grad att avgöra valet till förmĂ„n för nya energilagringsenheter. I vissa fall avgör UPS-enhetens lĂ€gre totalvikt valet till förmĂ„n för ny teknik. Denna process kommer att vara helt obemĂ€rkt och hĂ„lls för nĂ€rvarande tillbaka av höga kostnader i lĂ„gprissegmentet (inhemska) och trögheten i tĂ€nkandet gĂ€llande litiumbrandsĂ€kerhet bland kunder som letar efter de bĂ€sta UPS-alternativen i det industriella UPS-segmentet med en kapacitet pĂ„ över 100 kVA. UPS-effektnivĂ„n i mellanklassen frĂ„n 3 kVA till 100 kVA kan implementeras med litiumjonteknik, men pĂ„ grund av smĂ„skalig produktion Ă€r den ganska dyr och sĂ€mre Ă€n fĂ€rdiga seriella UPS-modeller pĂ„ VRLA-batterier.
För att lÀra dig mer och diskutera en specifik lösning med litiumjonbatterier för ditt serverrum eller datacenter, skicka en förfrÄgan via e-post , eller genom att göra en förfrÄgan pÄ företagets hemsida .
ĂPPEN TEKNIK â pĂ„litliga helhetslösningar frĂ„n vĂ€rldsledare, skrĂ€ddarsydda specifikt för dina mĂ„l och mĂ„l.
Författare: Kulikov Oleg
Ledande designingenjör
Institutionen för integrationslösningar
Open Technologies Company
KĂ€lla: will.com
