Li-ion UPS: jenis baterai apa yang harus dipilih, LMO atau LFP?

Saat ini, hampir semua orang memiliki telepon di saku mereka (ponsel cerdas, kamera ponsel, tablet) yang dapat melampaui kinerja desktop rumah Anda, yang belum Anda perbarui selama beberapa tahun. Setiap gadget memiliki baterai polimer lithium. Sekarang pertanyaannya adalah: pembaca mana yang akan mengingat dengan tepat ketika transisi yang ireversibel dari "dialer" ke perangkat multifungsi terjadi?

Sulit ... Perlu memori, ingat tahun pembelian telepon "pintar" pertama. Bagi saya ini tentang 2008-2010. Saat itu, kapasitas baterai lithium untuk telepon biasa sekitar 700 mAh, sekarang kapasitas baterai ponsel mencapai 4 ribu mAh.

Peningkatan kapasitas sebesar 6 kali, meskipun pada kenyataannya, secara kasar, ukuran baterai hanya meningkat 2 kali.

Seperti yang telah kami katakan dalam artikel kami , solusi UPS lithium-ion dengan cepat menaklukkan pasar, memiliki sejumlah keunggulan yang tak terbantahkan dan cukup aman untuk digunakan (terutama dalam kondisi server).

Teman-teman, hari ini kami akan mencoba memahami dan membandingkan solusi pada baterai besi-litium-fosfat (LFP) dan lithium-mangan (LMO), untuk mempelajari kelebihan dan kekurangannya, untuk membandingkan satu sama lain sesuai dengan sejumlah indikator spesifik. Saya ingatkan Anda bahwa kedua jenis baterai ini termasuk baterai lithium-ion, baterai lithium-polimer, tetapi berbeda dalam komposisi kimianya. Jika Anda tertarik untuk melanjutkan, saya minta kucing.

Prospek untuk teknologi lithium dalam penyimpanan energi

Situasi saat ini di Federasi Rusia untuk 2017 adalah sebagai berikut.

diklik

Menggunakan sumber: "Konsep untuk Pengembangan Sistem Penyimpanan Listrik di Federasi Rusia", Kementerian Energi Federasi Rusia, 21 Agustus 2017.

Seperti yang Anda lihat, teknologi lithium-ion pada saat itu memimpin dalam mendekati teknologi produksi industri (terutama teknologi LFP).

Selanjutnya, kita melihat tren di Amerika Serikat, lebih tepatnya, pertimbangkan versi terbaru dokumen:

Referensi: ABBM - array energi untuk catu daya tak terputus yang digunakan dalam industri tenaga listrik untuk:

• Cadangan listrik untuk konsumen yang sangat penting jika terjadi gangguan pada pasokan daya kebutuhan mereka sendiri (MV) 0,4 kV di gardu induk (PS).
  
• Sebagai drive "penyangga" untuk sumber alternatif.
  
• Kompensasi kekurangan daya dalam mode konsumsi puncak untuk bongkar pembangkit dan fasilitas transmisi.
  
• Akumulasi energi di siang hari selama biaya rendah (waktu malam).

diklik

Seperti yang Anda lihat, pada 2016, teknologi Li-Ion dengan kuat memegang posisi terdepan dan menunjukkan pertumbuhan ganda yang cepat baik dalam daya (MW) dan energi (MW * h).

Dalam dokumen yang sama, kita dapat membaca yang berikut:



“Teknologi lithium-ion mewakili lebih dari 80% kapasitas tambahan dan energi dari sistem ABBM yang dikembangkan di AS pada akhir 2016. Baterai lithium-ion memiliki siklus yang sangat efisien (pengisian daya, catatan penulis) dan memberikan kembali akumulasi daya lebih cepat. Selain itu, mereka memiliki kepadatan energi yang tinggi (daya spesifik, catatan penulis) dan arus recoil tinggi, yang mengarah pada pilihan mereka sebagai baterai untuk elektronik portabel dan kendaraan listrik. "

Mari kita coba membandingkan dua teknologi baterai lithium-ion untuk UPS

Kami akan membandingkan sel prismatik yang dibangun di atas kimia LMO dan LFP. Kedua teknologi ini (dengan variasi tipe LMO-NMC) yang sekarang menjadi desain industri utama untuk berbagai kendaraan listrik dan kendaraan listrik.


1) teknologi LMO sel prismatik, produsen CPEC, AS , biaya $ 400.


2) teknologi LFP sel prismatik, produsen AA Portable Power Corp , biaya $ 160.


3) Sebagai perbandingan, kami menambahkan baterai cadangan pesawat yang dibangun pada teknologi LFP dan yang berpartisipasi dalam skandal kebakaran Boeing sensasional pada 2013 , pabrikan True Blue Power.


4) Untuk objektivitas, kami menambahkan baterai standar UPS Lead-acid / Portalac / PXL12090, 12V.


Mari kita bawa data awal ke dalam tabel.


diklik

Seperti yang Anda lihat, memang, sel-sel LMO memiliki efisiensi energi tertinggi, timah klasik kehilangan setidaknya dua kali lebih banyak dalam energi spesifik.

Jelas bagi semua orang bahwa sistem BMS untuk berbagai baterai Li-Ion akan menambah massa untuk solusi ini, yaitu, itu akan mengurangi energi spesifik sekitar 20 persen (perbedaan antara berat bersih baterai dan solusi lengkap, dengan mempertimbangkan sistem BMS, cangkang modul, dan pengontrol kabinet baterai). Massa jumper, sakelar baterai dan kabinet baterai diasumsikan sama kondisional untuk baterai lithium-ion dan susunan baterai baterai timbal-asam.

Sekarang mari kita coba membandingkan parameter yang dihitung. Dalam hal ini, kami mengambil kedalaman buangan untuk timbal - 70%, dan untuk Li-Ion - 90%.


diklik

Perhatikan bahwa energi spesifik rendah untuk baterai pesawat terbang disebabkan oleh fakta bahwa baterai itu sendiri (yang dapat dianggap sebagai modul) tertutup dalam selubung tahan api logam, memiliki konektor dan sistem pemanas untuk operasi pada suhu rendah. Sebagai perbandingan, perhitungan untuk satu sel dalam baterai TB44 diberikan, dari mana kita dapat menyimpulkan bahwa karakteristiknya mirip dengan sel LFP konvensional. Selain itu, baterai penerbangan dirancang untuk arus pengisian / pengosongan tinggi, yang terkait dengan kebutuhan persiapan cepat pesawat untuk penerbangan baru di darat dan arus bongkar besar jika terjadi keadaan darurat di atas kapal, misalnya, gangguan daya
Omong-omong, beginilah cara pabrikan membandingkan berbagai jenis baterai pesawat


Seperti yang Anda lihat dari tabel:

1) Kekuatan kabinet baterai dalam hal teknologi LMO lebih tinggi.
2) Jumlah siklus baterai untuk LFP lebih banyak.
3) Gravitasi spesifik untuk LFP masing-masing kurang, dengan kapasitas yang sama, kabinet baterai dengan teknologi besi-litium-fosfat lebih besar.
4) Kecenderungan akselerasi termal dari teknologi LFP kurang, karena struktur kimianya. Akibatnya, itu dianggap relatif aman.



KESIMPULAN: Terlepas dari kenyataan bahwa baterai dengan bahan kimia besi-lithium fosfat (LiFeO4, LFP) digunakan terutama pada kendaraan listrik, karakteristiknya memiliki beberapa keunggulan dibandingkan formula kimia LMO, memungkinkan pengisian daya dengan arus tinggi, dan kurang terkena risiko akselerasi termal. Jenis baterai mana yang harus dipilih tetap atas kebijakan pemasok solusi terpadu turnkey yang menentukan ini sesuai dengan sejumlah kriteria, dan paling tidak biaya susunan baterai dalam UPS. Saat ini, segala jenis baterai lithium-ion masih kehilangan biaya untuk solusi klasik, tetapi daya spesifik baterai lithium yang besar per satuan massa dan dimensi yang lebih kecil akan semakin menentukan pilihan ke arah perangkat penyimpanan energi baru. Dalam beberapa kasus, massa total yang lebih rendah dari UPS menentukan pilihan ke arah teknologi baru. Proses ini akan berlangsung sepenuhnya tanpa diketahui, dan saat ini dibatasi oleh biaya tinggi di segmen harga rendah (solusi rumah tangga) dan inersia berpikir tentang keselamatan api lithium di antara pelanggan yang mencari opsi UPS terbaik di segmen industri UPS dengan kapasitas lebih dari 100 kVA. Tingkat segmen rata-rata kapasitas UPS dari 3 kVA hingga 100 kVA adalah mungkin untuk diterapkan pada teknologi lithium-ion, tetapi karena produksi skala kecil, itu cukup mahal dan kalah dari model serial UPS dengan baterai VRLA.

Anda dapat mengetahui detail dan mendiskusikan solusi spesifik menggunakan baterai lithium-ion untuk server atau pusat data Anda dengan mengirimkan permintaan ke info@ot.ru atau dengan membuat permintaan di situs web perusahaan www.ot.ru.

BUKA TEKNOLOGI - solusi terintegrasi yang dapat diandalkan dari para pemimpin dunia, diadaptasi secara khusus untuk tujuan dan sasaran Anda.

Penulis: Oleg Kulikov
Insinyur Desain Utama
Departemen Solusi Integrasi
Perusahaan Teknologi Terbuka