اليوم ، كل شخص تقريبًا لديه هاتف في جيبه (هاتف ذكي ، هاتف كاميرا ، جهاز لوحي) يمكنه تجاوز سطح المكتب المنزلي من حيث الأداء ، والذي لم تقم بتحديثه لعدة سنوات. كل جهاز مزود ببطارية ليثيوم بوليمر. السؤال الآن: أي من القراء سيتذكر بالضبط متى حدث الانتقال الذي لا رجعة فيه من "برامج الاتصال" إلى الأجهزة متعددة الوظائف؟
إنه أمر صعب ... من الضروري إجهاد الذاكرة ، وتذكر سنة شراء أول هاتف "ذكي". بالنسبة لي هو حوالي 2008-2010. في ذلك الوقت ، كانت سعة بطارية الليثيوم للهاتف العادي حوالي 700 مللي أمبير في الساعة ، والآن تصل سعة بطارية الهواتف إلى 4 آلاف مللي أمبير.
زيادة في السعة بمقدار 6 مرات ، على الرغم من حقيقة أن حجم البطارية زاد مرتين تقريبًا.
كما قلنا
في مقالنا ، فإن حلول UPS من أيون الليثيوم تغزو السوق بسرعة ، ولها عدد من المزايا التي لا يمكن إنكارها وهي
آمنة تمامًا للاستخدام (خاصة في ظروف الخادم).
أصدقائي ، سنحاول اليوم فهم ومقارنة الحلول المتعلقة ببطاريات الحديد الليثيوم والفوسفات (LFP) والليثيوم والمنغنيز (LMO) ، لدراسة مزاياها وعيوبها ، للمقارنة فيما بينها وفقًا لعدد من المؤشرات المحددة. دعني أذكرك بأن كلا النوعين من البطاريات ينتميان إلى بطاريات ليثيوم أيون وبطاريات ليثيوم بوليمر ، لكنهما يختلفان في التركيب الكيميائي. إذا كنت مهتمًا بالاستمرار ، أطلب قطة.
آفاق تقنيات الليثيوم في تخزين الطاقة
كان الوضع الحالي في الاتحاد الروسي لعام 2017 على النحو التالي.
قابل للنقرباستخدام مصدر: "مفهوم تطوير أنظمة التخزين الكهربائية في الاتحاد الروسي" ، وزارة الطاقة في الاتحاد الروسي ، 21 أغسطس 2017.كما ترون ، كانت تقنية أيونات الليثيوم في ذلك الوقت في مقدمة نهج تكنولوجيا الإنتاج الصناعي (كانت تقنية LFP تعني في المقام الأول).
بعد ذلك ، نلقي نظرة على الاتجاهات في الولايات المتحدة ، بشكل أكثر دقة ، النظر في أحدث نسخة من الوثيقة:
المرجع: ABBM - صفائف الطاقة لمصادر الطاقة غير المنقطعة المستخدمة في صناعة الطاقة الكهربائية من أجل:
- حجز الكهرباء للمستهلكين المهمين بشكل خاص في حالة انقطاع التيار الكهربائي عن احتياجاتهم الخاصة (MV) من 0.4 كيلو فولت في محطة فرعية (PS).
- كمحرك "عازلة" للمصادر البديلة.
- تعويض النقص في الطاقة في ذروة الاستهلاك لتفريغ مرافق توليد ونقل.
- تراكم الطاقة خلال النهار خلال تكلفتها المنخفضة (الليل).
قابل للنقركما ترون ، اعتبارًا من عام 2016 ، احتلت تقنيات Li-Ion موقعًا رائدًا بقوة وأظهرت نموًا سريعًا ومتعددًا في كل من الطاقة (MW) والطاقة (MW * h).
في المستند نفسه ، يمكننا قراءة ما يلي:
تمثل تقنيات أيونات الليثيوم أكثر من 80٪ من السعة والطاقة المضافة لأنظمة ABBM المطورة في الولايات المتحدة الأمريكية في نهاية عام 2016. تتمتع بطاريات أيونات الليثيوم بدورة عالية الكفاءة (الشحن ، ملاحظة المؤلف) وتعيد الطاقة المتراكمة بشكل أسرع. بالإضافة إلى ذلك ، لديهم كثافة طاقة عالية (طاقة محددة ، ملاحظة المؤلف) وتيارات ارتداد عالية ، مما أدى إلى اختيارهم كبطاريات للإلكترونيات المحمولة والمركبات الكهربائية ".
دعونا نحاول مقارنة تقنيتين لبطاريات ليثيوم أيون لـ UPS
سنقوم بمقارنة الخلايا المنشورية التي بنيت على كيمياء LMO و LFP. إن هاتين التقنيتين (مع اختلافات من نوع LMO-NMC) هي الآن التصاميم الصناعية الرئيسية لمختلف المركبات الكهربائية والمركبات الكهربائية.
يمكن العثور على انحدار غنائي حول البطاريات في السيارات الكهربائية هنا.اسأل ، ما علاقة النقل الكهربائي بها؟ اسمحوا لي أن أشرح: الانتشار النشط للمركبات الكهربائية على تقنيات Li-Ion عبر فترة طويلة من النماذج الأولية. وكما نعلم ، فإن جميع أحدث التقنيات تأتي إلينا من أحدث مجالات الحياة الباهظة الثمن. على سبيل المثال ، جاءت إلينا الكثير من تقنيات السيارات من Formula 1 ، وجاء الكثير من أحدث التقنيات في حياتنا من الفضاء ، وهكذا ... لذلك ، في رأينا ، تتغلغل تقنيات أيونات الليثيوم في الحلول الصناعية.
دعونا نفكر في جدول مقارنة بين الشركات المصنعة الرئيسية ، وكيمياء البطاريات ، وشركات السيارات المناسبة ، التي تنتج بنشاط السيارات الكهربائية (الهجينة).
نختار الخلايا المنشورية حصريًا التي تناسب عامل الشكل المستخدم في UPS. كما ترون ، تيتانات الليثيوم (LTO-NMC) هو دخيل في تخزين طاقة معين. لا تزال هناك ثلاث شركات مصنعة للخلايا المنشورية مناسبة للاستخدام في الحلول الصناعية ، ولا سيما في بطاريات UPS.
سأقتبس وأترجم من الوثيقة "تقييم دورة حياة قطب الليثيوم طويل العمر لخلايا بطاريات بطاريات السيارات الكهربائية لحافلات LEAF و Tesla و LEAF و Tesla و VOLVO" ("تقييم دورة حياة قطب الليثيوم طويل العمر الأصلي لخلية بطاريات السيارات الكهربائية لـ LEAF و Tesla و حافلة فولفو "بتاريخ 11 ديسمبر 2017 من شركة ماتس زاكريسون. وهي تفحص بشكل أساسي العمليات الكيميائية في بطاريات المركبات ، وتأثيرات الاهتزازات وظروف التشغيل المناخية ، والأضرار البيئية. ومع ذلك ، هناك عبارة غريبة تتعلق بمقارنة تقنيتين لبطاريات ليثيوم أيون طاري.
في ترجمتي المجانية ، يبدو مثل هذا:
تُظهر تقنية NMC تأثيرًا بيئيًا أقل لكل كيلومتر من النقل من تقنية LFP مع أنود معدني لخلية البطارية ، ولكن من الصعب تقليل الأخطاء أو إزالتها. المعنى الأساسي هو: كثافة طاقة أعلى NMC تعطي وزنًا أقل وبالتالي استهلاك طاقة أقل.
1) تكلفة تكنولوجيا الخلايا الحية المحورة للكائنات الحية ، الشركة المصنعة
CPEC ، الولايات المتحدة الأمريكية ، $ 400.
ظهور خلية الكائنات الحية المحورة 2) تكنولوجيا LFP الخلايا المنشورية ، الشركة المصنعة
AA Portable Power Corp ، تكلف 160 دولارًا.
3) للمقارنة ، نضيف بطارية احتياطية للطائرة مبنية على تقنية LFP والبطارية التي شاركت في فضيحة
حريق Boeing المثيرة
في عام 2013 ، الشركة المصنعة True Blue Power.
4) من أجل الموضوعية ، نضيف بطارية UPS القياسية
حمض الرصاص / Portalac / PXL12090 ، 12V.ظهور بطارية UPS الكلاسيكية لنقم بإحضار البيانات الأولية إلى جدول.
قابل للنقركما ترون ، في الواقع ، تتمتع خلايا الكائنات الحية المحورة بأعلى كفاءة في الطاقة ؛ يفقد الرصاص الكلاسيكي ضعف الطاقة المحددة على الأقل.
من الواضح للجميع أن نظام BMS لمجموعة بطاريات Li-Ion سيضيف كتلة إلى هذا الحل ، أي أنه سيقلل من طاقة معينة بحوالي 20 بالمائة (الفرق بين الوزن الصافي للبطاريات والحل الكامل ، مع الأخذ في الاعتبار أنظمة BMS ، وقذيفة الوحدة النمطية ، ووحدة تحكم خزانة البطارية). من المفترض أن تكون كتلة القافزات ومفتاح البطارية وخزانة البطارية متساوية مشروطة لبطاريات الليثيوم أيون ومجموعة بطاريات بطاريات الرصاص الحمضية.
الآن دعنا نحاول مقارنة المعلمات المحسوبة. في هذه الحالة ، نأخذ عمق التفريغ للرصاص - 70٪ ، و Li-Ion - 90٪.
قابل للنقرلاحظ أن الطاقة النوعية المنخفضة لبطارية الطائرة ترجع إلى حقيقة أن البطارية نفسها (التي يمكن اعتبارها وحدة) يتم وضعها في حاوية معدنية مقاومة للحريق ، ولها موصلات ونظام تدفئة للتشغيل في درجات حرارة منخفضة. على سبيل المقارنة ، يتم حساب الحساب لخلية واحدة في بطارية TB44 ، والتي يمكننا من خلالها استنتاج أن الخصائص متشابهة مع خلية LFP التقليدية. بالإضافة إلى ذلك ، تم تصميم بطارية الطيران لتيارات الشحن / التفريغ العالية ، والتي ترتبط بالحاجة إلى التحضير السريع للطائرة لرحلة جديدة على الأرض وتيار تفريغ كبير في حالة الطوارئ على متن الطائرة ، على سبيل المثال ، انقطاع التيار الكهربائي
بالمناسبة ، هذه هي الطريقة التي تقارن بها الشركة المصنعة أنواعًا مختلفة من بطاريات الطائرات
كما ترى من الجداول:1) طاقة خزانة البطارية في حالة تقنية LMO أعلى.
2) عدد دورات البطارية ل LFP أكثر.
3) الجاذبية النوعية لـ LFP أقل ، على التوالي ، بنفس السعة ، تكون خزانة البطارية مع تقنية الحديد والليثيوم والفوسفات أكبر.
4) الميل إلى التسارع الحراري لتقنية LFP أقل ، بسبب هيكلها الكيميائي. ونتيجة لذلك ، تعتبر آمنة نسبيًا.
بالنسبة لأولئك الذين يريدون أن يفهموا بوضوح كيف يمكن توصيل بطاريات الليثيوم أيون بمجموعة البطاريات للعمل مع UPS ، أوصي بأن تنظر هنا.على سبيل المثال ، مثل هذا المخطط. في هذه الحالة ، سيكون الوزن الصافي للبطاريات 340 كجم ، وتكون السعة 100 أمبير في الساعة.
قابل للنقرأو دائرة LFP 160S2P ، حيث ستكون الكتلة الصافية للبطاريات 512 كجم وتبلغ سعتها 200 أمبير في الساعة.
قابل للنقر الخلاصة: على الرغم من حقيقة أن البطاريات التي تحتوي على كيمياء فوسفات الليثيوم الحديد (LiFeO4 ، LFP) تستخدم بشكل رئيسي في السيارات الكهربائية ، فإن خصائصها لها مزايا عديدة مقارنة بالصيغة الكيميائية لـ LMO ، مما يسمح بالشحن بتيار عالي ، وأقل تعرضًا لخطر التسارع الحراري. أي نوع من البطاريات يجب اختياره يبقى وفقًا لتقدير مورد الحل المتكامل الجاهز الذي يحدد ذلك وفقًا لعدد من المعايير ، وليس أقلها تكلفة مجموعة البطارية في UPS. في الوقت الحالي ، لا يزال أي نوع من بطاريات الليثيوم أيون يفقد تكلفة الحلول الكلاسيكية ، ولكن القوة المحددة الكبيرة لبطاريات الليثيوم لكل كتلة وحدة وأبعاد أصغر ستحدد بشكل متزايد الاختيار في اتجاه أجهزة تخزين الطاقة الجديدة. في بعض الحالات ، تحدد الكتلة الإجمالية المنخفضة لـ UPS الاختيار في اتجاه التقنيات الجديدة. ستتم هذه العملية دون أن يلاحظها أحد ، وهي مقيدة حاليًا بسبب التكلفة العالية في قطاع السعر المنخفض (الحلول المنزلية) وركود التفكير في السلامة من الحرائق الليثيوم بين العملاء الذين يبحثون عن أفضل خيارات UPS في قطاع UPS الصناعي بسعة أكثر من 100 كيلو فولت أمبير. يمكن تنفيذ مستوى الجزء المتوسط من قدرات UPS من 3 كيلو فولت أمبير إلى 100 كيلو فولت أمبير على تقنيات أيونات الليثيوم ، ولكن نظرًا للإنتاج على نطاق صغير ، فإنه مكلف للغاية ويفقد عينات تسلسلية منتهية من UPS مع بطاريات VRLA.
يمكنك معرفة التفاصيل ومناقشة حل معين باستخدام بطاريات ليثيوم أيون لخادمك أو مركز البيانات الخاص بك عن طريق إرسال طلب إلى info@ot.ru أو عن طريق تقديم طلب على موقع الشركة www.ot.ru.
OPEN TECHNOLOGIES - حلول متكاملة موثوقة من قادة العالم ، تم تكييفها خصيصًا لأهدافك وغاياتك.
المؤلف: أوليغ كوليكوف
مهندس تصميم رئيسي
قسم حلول التكامل
شركة التكنولوجيا المفتوحة