Serghei Mironov (KompEL)
Relativ recent apărute pe piață, bateriile litiu-fier-fosfat pierd oarecum polimer litiu cu densitatea maximă specifică a energiei. Cu toate acestea, acest lucru aduce un avantaj aproape de patru ori în numărul de cicluri de încărcare-descărcare. Compania EEMB produce o gamă largă de acumulatori Li-FePO4 pentru diverse aplicații.
În prezent, există o dezvoltare activă de stocare a datelor (server de centru / date), diverse echipamente de telecomunicații, sisteme de control acces și sisteme de incendiu și de securitate, energie alternativă, sisteme și instalații industriale electrice și altele, care necesită putere autonomă. Pentru a furniza energie acestor sisteme, diverse surse secundare chimice de curent sau acumulatori devin din ce în ce mai populare.
În majoritatea aplicațiilor, bateriile cu plumb-acid sunt încă folosite ca surse secundare de curent, cu cea mai avansată tehnologie de producție și costul unitar al energiei.
Fig. 1. Sistemul de putere al centrului de date
Multe dintre domeniile de aplicare indicate mai sus, consumul bateriei se caracterizează printr-o putere mare sau chiar foarte mare - de la câteva sute la câteva kilowați (energie alternativă, electrice de transport, centre de date). Deconectările rețelei principale de alimentare sunt de natură aleatorie și pot apărea la intervale de timp diferite, astfel încât pentru o funcționare fără probleme este necesară o rezervă foarte mare de energie. Desigur, la facilități importante, timpul de deconectare de la rețeaua electrică principală este reglementat și este asigurat prin implementarea unor linii electrice suplimentare de rezervă și / sau a unei instalații diesel. De exemplu, dacă luăm în considerare o schemă de construire a echipamentelor de server de alimentare, acesta va include un subsistem de putere garantată (PGE), cu două intrări de la diferite stații și o unitate diesel separat (figura 1). In plus, circuitul include un subsistem neîntreruptibilă de alimentare (PBE) care cuprinde două seturi de alimentare neîntreruptibilă (principale standby și canale UPS). Fiecare din sursa de alimentare neîntreruptibilă este echipat cu un set de baterii pentru energia necesară, și luând în considerare puterea consumată de către centrele de date (până la sute de kW), este clar importanța energiei specifice de mare și durată lungă de viață a bateriilor. Chiar mai important, acest parametru devine, în cazul în care bateriile sunt utilizate în electrotransport, deoarece transportul rezultatelor kg „extra“ în doar o risipă de energie și de a reduce eficiența globală. Și aici, bateriile plumb-acid uzuale pierd semnificativ în comparație cu alte tipuri de baterii (pe bază de litiu). Îndepărtați bateriile plumb-acid și conținutul de substanțe dăunătoare, atunci când este necesară eliminarea acestora și trebuie eliminate în cantități imense.
Dacă te uiți la istoria de dezvoltare a surselor de energie chimice, observăm că atenția dezvoltatorilor a fost plătit, în principal, la mai mulți factori: o creștere a consumului de energie și servicii de viață specifice, greutate redusă și dimensiuni și a costurilor, pentru a îmbunătăți problemele de mediu și de siguranță. Parametrii enumerați sunt cei mai importanți în raport cu toate sursele chimice de curent.
Baterii - Surse de alimentare reîncărcabile, și pentru ei unul dintre principalii parametri este numărul admisibil de cicluri de „încărcare-descărcare“, deoarece acest parametru este determinat de durata de viață a bateriei și, în consecință - frecvența de serviciu (de înlocuire de rutină a bateriei) și fiabilitatea sistemului în ansamblu. Cel mai mare număr de cicluri de „încărcare-descărcare în“ în prezenta zhelezofosfatnye au baterii litiu (Li-FePO4) [1]. Unii parametri de bază de baterii cu plumb-acid și litiu zhelezofosfatnyh prezentate în Tabelul 1. Tabelul de mai sus, valoarea în cicluri de încărcare-descărcare pentru o baterie Li-FePO4 poate fi chiar a crescut în 2 ... 4 ori dacă nu de așteptare pentru a încărca bateria complet. Acest lucru se poate face, deoarece tipul de baterie considerat nu are un efect de memorie.
Tabelul 1. Caracteristicile comparative generalizate ale bateriilor
Tensiunea de lucru (celule), V
Intervalul de temperatură de funcționare (descărcare), ° С
Bateria cu litiu-fier-fosfat a fost dezvoltată ca o dezvoltare ulterioară a bateriei litiu-ion, dar în același timp se caracterizează printr-un cost mai mic și o durată de funcționare mult mai mare. În plus, elementele acestui tip de baterie sunt stabile din punct de vedere chimic și termic, deci este mult mai sigur de utilizat decât predecesorul. Desigur, nu se poate spune că bateria litiu-fier-fosfat are densitatea maximă specifică de energie. Acesta pierde ușor în acest parametru bateriile cu litiu-polimer (Figura 2), dar acest deficit cu o marjă plătește un avantaj aproape de patru ori în numărul de cicluri de încărcare-descărcare (durata de viață). În timpul vieții bateriei litiu-fier-fosfat, puteți schimba trei sau patru baterii litiu-polimer și va continua să funcționeze.
Fig. 2. Energia specifică a bateriilor
Trebuie spus că între toate varietățile de baterii existente și actuale este imposibil să se găsească un lider absolut în toți parametrii. În orice caz, trebuie să ne ghidăm mereu de ceea ce este cel mai important în această aplicație și, de regulă, suntem obligați să alegem o soluție de compromis între parametrii tehnici, costul și siguranța.
În prezent, bateriile cu litiu-fier-fosfat sunt produse în multe țări, inclusiv în Rusia, însă majoritatea producătorilor sunt concentrate în China. Acest lucru se explică prin faptul că în această țară se află cele mai mari rezerve de litiu. Piața rusă prezintă produse ale diferiților producători, dintre care un rol proeminent îl joacă firma bine-cunoscută EEMB.
Istoria companiei EEMB în dezvoltarea și fabricarea surselor chimice de curent are aproximativ 20 de ani. In tot acest timp, compania este specializată în fabricarea de litiu este primar și secundar sursele de energie ale diferitelor sisteme electrochimice (Li-SOCl2, Li-MnO2, Li-SO2, Li-Ion, Li-Polimer).
Toate bateriile fabricate sunt fabricate sub formă de celule unitate, cât și sub formă de baterii cu elemente de conexiune serie-paralel (celule). În funcție de necesitățile unei anumite aplicații (capacitate / tensiune), este posibil să se comande fabricarea bateriilor speciale de celule individuale, pot fi comandate și dimensiunea ochiului dorit (este important să satisfacă condiția: densitatea de energie specifică necesară nu trebuie să depășească atins - 250 ... 270 Wh / l ).
Linia de produse a bateriilor litiu-fier-fosfat produse de companie este împărțită în mai multe grupuri care diferă în parametrii electrici și de proiectare:
- celule individuale sub formă de module;
- baterii pentru echipamente de telecomunicații (BTS);
- baterii pentru surse de alimentare neîntreruptibile și energie alternativă (UPS);
- baterii pentru transport electric.
Apariția unor baterii produse de EEMB este prezentată în figura 3.
Când sunt descărcate, bateriile cu litiu-fier-fosfat au stabilitate foarte bună a tensiunii până când celula este complet descărcată, atunci tensiunea scade brusc. De exemplu, Figura 4 prezintă curbele medii de descărcare luate la diferite curenți de descărcare (1 ... 10С) la temperatura camerei. Este extrem de important să nu se permită descărcarea unei celule mai mică de 2,0 V, altfel vor apărea procese ireversibile care ar duce la o pierdere bruscă de capacitate. Acest control trebuie plasat pe circuitul electronic sau atunci când comandați bateria, indică prezența unui circuit de protecție în bateria însăși. Compania EEMB produce baterii cu prezența și absența unui circuit de protecție. Prezența circuitului de protecție (și descărcarea tensiunii de încărcare în exces) este codat în PCM name abrevierea la sfârșitul anului (de exemplu, LP385590F-PCM).
Fig. 4. Curbele de descărcare a acumulatorilor Li-FePO4
Fig. 5. Numărul ciclurilor de încărcare-descărcare ale acumulatorilor Li-FePO4
Bateriile litiu-fier-fosfat sunt caracterizate de un curent de auto-descărcare redus și o rată extrem de scăzută de reducere a capacității. Potrivit cercetării, este de așteptat ca în 15 ani de depozitare a unei baterii complet încărcate la o temperatură de 60 ° C, scăderea capacității va fi la nivelul de 23 ... 25%.
Comportamentul acestui tip de baterie la temperaturi scăzute este ilustrat în figura 6. Se poate observa că la o temperatură de -20 ° C și o descărcare de 0,2 ° C, capacitatea bateriei este redusă cu aproximativ 40%. Acest lucru, desigur, ar trebui să fie luate în considerare atunci când alegeți o baterie pentru funcționare la temperaturi scăzute, dar, pe de altă parte, aceasta este o problemă de aproape toate tipurile de baterii. Cu toate acestea, bateriile litiu-fier-fosfat pot rezista la temperaturi de depozitare până la -40 ° C.
Pentru funcționarea la temperaturi scăzute, EEMB produce baterii speciale cu temperatură scăzută (-40 ... 60 ° C), dar deoarece acestea sunt fabricate pe baza unui sistem electrochimic litiu-polimer, în acest articol nu le vom lua în considerare.
La fel ca toate bateriile cu litiu, acest tip de baterie este, de asemenea, sensibil la modul de încărcare, adică la excesul de tensiune de încărcare. La încărcare, asigurați-vă că tensiunea nu depășește 3,6 V pe celulă. Acest control este, de asemenea, plasat pe schema de protecție, care a fost menționată mai sus. În plus, curentul standard de încărcare este ales, de regulă, la jumătate din capacitatea bateriei și încărcarea se efectuează timp de două ore (încărcare cu curent continuu). Curentul maxim de încărcare este de până la 1 ° C (încărcare timp de 1 oră). Puteți efectua încărcarea și tensiunea constantă, în acest caz, sfârșitul încărcării poate fi considerat o scădere a curentului de încărcare la 1/50 din capacitatea bateriei.
Pentru producătorii de baterii, înțelegerea factorilor care afectează durata lor de viață este vitală. Aici este necesar să se ia în considerare obligațiile de garanție, costul produsului și alți parametri operaționali. Dacă oferiți produse cu o perioadă de garanție redusă sau cu un cost ridicat, atunci consumatorul va renunța la acesta. Dacă supraestimați durata de viață a produsului, puteți suferi pierderi, înlocuind bateriile nereușite. Prin urmare, una dintre cele mai mari probleme în dezvoltarea și fabricarea bateriilor este determinarea corectă a duratei lor de viață și, în același timp, asigurarea unui cost redus.
EEMB produce baterii LiFePO4, care asigură fiabilitatea și rentabilitatea sistemelor cu alimentare neîntreruptă (UPS / UPS). Bateriile joacă un rol semnificativ și important într-un sistem de alimentare neîntreruptibil, deci alegerea bateriei potrivite pentru un astfel de sistem este fundamentală. În acest caz, bateria LiFePO4 poate oferi soluția optimă. În ceea ce privește bateria plumb-acid, utilizarea unei baterii de litiu-fier-fosfat poate reduce cu 2/3 din greutate și reduce volumul, ceea ce contribuie la crearea unor sisteme de alimentare destul de compacte și ușoare neîntrerupte
literatură
- komar.bitcheese.net
- Mironov S. Sursă de alimentare autonomă pentru toate ocaziile. Prezentare generală a bateriilor și bateriilor cu litiu. Componente electronice №8.
Despre EEMB
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: