Салкын һавадагы литий батарейкалары: Эшчәнлек һәм иң яхшы практика
Узган кыш Миннесотадагы бер проектта якынча 47,000 $ югалттык. Туңдырылган азык таратучы бездән 32 LFP батарея пакеты сатып алды. Спектакльдә әйтелгәнчә, эш температурасы диапазоны -20 градустан 60 градуска кадәр. Яхшы күренде. Өч айдан соң дүрт пакет үлде һәм клиент хокукый чаралар күрү белән куркытты.
Тамыр сәбәбе? Бу -20 градус температура зарядка түгел, агызу температурасы иде. LFP батарейкалары 0 градустан түбән зарядланганда литий дендритлар барлыкка китерәләр. Батарея университеты бу турыда еллар дәвамында язды, ләкин без аңа җитди карамадык. Кымбат дәрес.
Шуңа күрә бу мәкалә сигез еллык салкын - климат урнаштыру миңа нәрсә өйрәткәнен яктырта. Гомуми киңәш түгел. B2B сатып алу өчен мөһим оператив тәҗрибә.
Иң критик пункт: Салкын зарядка салкын агызуга караганда ун тапкыр куркыныч
Күпчелек сатып алулар менеджерлары миннән литий батареялары кыш көне эшлиләрме дип сорыйлар. Әйе. Ләкин сезгә "эш" нәрсә аңлатканын аңларга кирәк.
Салкын батареяны агызу мөмкин булган сыйдырышлыкны киметә. LFP -20 градус дәрәҗәсендә бәяләнгән сыйдырышлыкның якынча 50% - 60% китерә. NMC якынча 70% ала. ЛТО 90% саклый. Без бу саннарны үзебез сынап карадык, һәм алар Сиань Джяотонг Университеты Энергия Чыганаклары Журналында бастырылган тикшеренүләргә туры килә (DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2022.230892).
Зарядлау бөтенләй башка.
0 градустан түбәндә, литий ионнары графит анодка дөрес керә алмыйлар. Алар металл литий кебек туры өскә тәлинкә ясыйлар. Бу процесс кире кайтарылмый. Everyәр салкын - зарядка вакыйгасы сезгә 0,5% - 2% сыйдырышлык. Мин иң начар очракны күрдем: клиент кыш буе -15 градус җылылык батарейкаларын ачык һавада зарядка ясады. Язга кадәр сыйдырышлык 60% ка кадәр төште.
Сиань Джяотонг кәгазе LFP сыйдырышлыгын 31,5% -20 градус дәрәҗәсендә үлчәде. Мин башта бу санга ышанмый идем. Аннары без CATL 280Ah күзәнәкләрен сынадык. Кайбер партияләр -20 градусында 48% тотуны күрсәттеләр. Бер үк продуктлар гаиләсе, төрле партияләр, 13 процент үзгәрү пункты.
Шуңа күрә мин хәзер партиядән - махсус тест отчетларын таләп итәм. Гомуми спек таблицалар кабул ителми.
Төрле химия түбән температурада ничек эшли
| Химия | 0 градус сыйдырышлык | -10 градус сыйдырышлык | -20 градус сыйдырышлык | Мин заряд | Cyикл тормышы | КВт / сәгать бәясе |
|---|---|---|---|---|---|---|
| LFP | 82-88% | 65-75% | 48-61% | 0 градус каты чик | 2,500-4,000 | $55-80 |
| NMC 811 | 88-92% | 78-85% | 70-78% | -10 градус | 1,200-2,000 | $85-120 |
| ЛТО | 95-98% | 92-95% | 88-92% | -30 градус | 15,000+ | $180-250 |
| Кургаш - кислотасы | 65-75% | 45-55% | 8-20% | N/A | 800-1,200 | $120-180 |
Lead- кислотасы өчен 8 - 20% бу тип түгел. Battle Born чагыштырма сынау үткәрде һәм lead {5} acid кислотасы батарейкаларын туңдыру астында файдасыз дип тапты. Бу ни өчен кургаш кислотасы форклифтларын кулланып традицион салкын саклау корылмаларының махсус батарея җылыту бүлмәләренә мохтаҗ булуын аңлату өчен, ел саен 1000-2000 евро тора.
ЛТО аерым игътибарга лаек. Бу LFP белән чагыштырганда өч тапкыр артыграк, ләкин салкын шартларда ул бердәнбер химия. Нунавутта -40 градус тау казу клиенты өчен LTO пакетларын урнаштырдык. Өч ел эчендә сыйдырышлыкның бозылуы 3% тан түбән. Клиент бәясе аркасында ЛТОны диярлек кире какты. Хәзер алар безнең иң тугры кабатлау клиентыбыз.
Потенциалны сайлау проблемасы турында беркем дә сөйләшми
Бу катлаулана.
280Ah яки 314Ah призматика кебек зур сыйдырышлык күзәнәкләре кВт / сәгатькә түбән бәягә ия. Ләкин аларның өслеге - белән - күләм күләме кечерәк. Ике нәтиҗә: җылылыкны яхшырак тоту, ләкин салкын дымнан әкрен җылыну.
Шул ук җитештерүчедән 100Ah һәм 280Ah күзәнәкләрен сынадык. -15 градустан корылма температурасына кадәр җылыту 100Ah күзәнәк өчен 14 минут, 280Ах күзәнәк өчен 23 минут вакыт алды. 10 минутка якын аерма.
Планлаштырылган смена операцияләре өчен бу 10 минутны җылыту белән башкарырга мөмкин. Aterылыткычны 30 минут иртәрәк эшләтеп җибәрегез. Ләкин emergency {4} emergency ашыгыч логистика яки тәртипсез диспетчерлык кебек кушымталар таләп итү өчен, бу аерма кискенләшә.
Гади карар базасы:
Зур сыйдырышлыкны сайлагыз (200Ah +):
Тикшерелгән смена графиклары, җитәрлек җылыту вакыты, берәмлек бәясен киметү өстенлекле
Кечкенә сыйдырышлыкны сайлагыз:
Очраклы диспетчерлык, тиз җавап кирәк, югары температураның үзгәрү мохите
Күпчелек кеше сагынган тагын бер нәрсә: пакеттагы кечерәк күзәнәкләр яхшырак күзәнәк - - - күзәнәк эзлеклелеге һәм түбән BMS баланс йөген аңлата. Бер клиент акча җыярга 320Ах күзәнәкләренә басым ясады. Алты айдан соң, пакет эчендә көчәнеш дифференциалы 50мВтан артты һәм BMS гел куркытты. 100Ah күзәнәкләренә күчә, проблема юкка чыга.
TCO анализы: Литий кайчан кире кайтара?
2024 проектыннан реаль саннар. Миннесота 3PL клиенты, 32 форклифт, катнаш тирә һәм суыткыч склад. Беренче ел фактик операция чыгымнары:
Еллык операция бәясен чагыштыру (берәмлеккә АКШ доллары)
| Кыйммәт пункты | Кургаш - Кислота | Литий | Саклау |
|---|---|---|---|
| Электр | 1,240 | 980 | 260 |
| Хезмәт хезмәте | 380 | 45 | 335 |
| Батарея амортизация резервы | 890 | 285 | 605 |
| Инфраструктура зарядка | 120 | 85 | 35 |
| Roomылыту бүлмәсе | 310 | 0 | 310 |
| Эш вакыты | 420 | 95 | 325 |
| Барлыгы | 3,360 | 1,490 | 1,870 |
Литий сатып алу премиясе: берәмлеккә якынча 14,200 $. Ел саен 1870 $ туплаганда, статик кайтару вакыты - 7,6 ел.
Ләкин бу исәпләүдә кимчелек бар.
Салкын саклау шартларында Lead- кислота батарейкалары гадәттә 3 елдан 4 елга кадәр дәвам итә, 5 ел җитештерүчеләр таләп итми. Өч салкын саклаучы клиентлардан алынган мәгълүматлар уртача 3,8 ел гомерен күрсәтә. Көйләнгән исәпләү:
10 еллык ТКО чагыштыру
| Сценарий | Кургаш - Кислота 10Y TCO | Литий 10Y ТКО | Саклау |
|---|---|---|---|
| Оптимистик (5 еллык LA тормышы) | $38,600 | $29,100 | 25% |
| Реалистик (3,8 еллык LA тормышы) | $44,200 | $29,100 | 34% |
| Салкын саклау (2,5 еллык LA гомере) | $56,800 | $29,100 | 49% |
Салкын саклау литий өчен иң көчле очракны күрсәтә, чөнки lead- кислотасы түбән температурада бик тиз бозыла. Мин күргән иң начар очрак: -18 градус туңдыргычта клиентның корыч - кислотасы форклифт батареясы сыйдырышлык 40% ка кадәр 18 ай дәвам итте.
BMS сайлау: Иң игътибарсыз карар
Бу Миннесота проекты BMS аркасында уңышсыз булды.
Без түбән - бәяле Кытай BMS кулландык, пакетның каршы очларында урнашкан ике температура сенсоры белән. Урта күзәнәкләр очларына караганда 7-8 градус салкынрак йөрделәр. BMS 5 градус укыды һәм зарядка ясарга рөхсәт итте. Урта күзәнәкнең температурасы -3 градус иде. Моннан берничә ай үткәч, урта күзәнәкләр соңгы күзәнәкләргә караганда 15% азрак сыйдырышлыкка ия булдылар.
Минем хәзерге BMS таләпләрем:
Температура сенсорлары: Төрле позицияләрдә таратылган модульгә минимум 4 NTC сенсоры. Ике-өч сенсор гына? Кабул ителми.
Түбән - температура корылмасын саклау: LFP 0 градус каты блоклау булырга тиеш. Кайбер арзан BMS конструкцияләренә оператор өстәмә төймәләре керә. Производство басымы астында операторлар бу төймәгә этәрәчәк. Гарантияләнгән.
Загрузка сызыгы: 0 градустан 10 градуска кадәр прогрессив ток кимүе. Миңа заряд токы 5 градус, 0,1Стан түбән 2 градус.
Автобус диагностикасы: B2B кушымталары өчен cell {1} cell күзәнәк көчәнеше һәм температура мәгълүматлары булырга тиеш. Бу мөмкинлек булмаса, проблемаларны диагностикалау фаразлана.
Мин күп тәэмин итүчеләргә бу конкрет сораулар бирдем. Өчтән бере генә ачык җавап бирә ала. Answerавап бирә алмаганнар минем бизнесымны алмыйлар.
Кыр күрсәткечләре турында мәгълүмат
Ике елдан артык күзәткән өч проект:
Проект А: Миннеаполис суыткыч склад (-5 градустан -25 градуска кадәр)
PTC җылыту белән 24 LFP пакет, 2022 урнаштырылган. Ике елдан соң сыйдырышлыкны саклау: 94,8%. Ике салкын - һава торышы булды, икесе дә операторларга кадәр җылыту процедураларын калдырдылар. Куркынычсызлык - кислотасы белән җиһазларның эшләмәү дәрәҗәсе 4,1% тан 0,3% ка кадәр төште.
Проект В: Эдмонтон ачык логистика ишегалды (+25 -35 градус)
23ылылык насосының җылылык белән идарә итүе белән 8 NMC пакет, 2023 урнаштырылган. Кышның куллану сыйфаты: җәйге базаның 78%. Салкын - уңышсызлык: нуль. Energyылыту энергиясен куллану: гомуми үткәрүнең 4,2%. Бу проект бик салкын вакытта җылылык насосының бәясенә карашымны үзгәртте.
Проект С: Нунавут казу эше (-10 градустан -45 градуска кадәр)
6 ЛТО пакеты, 2021 урнаштырылган. Өч елдан соң сыйдырышлыкны саклау: 97,1%. Температура - бәйле вакыйгалар: нуль. 28 ай эчендә инвестицияләр 36 айга каршы торгызылды. Клиент сүзләре: "Әгәр мин моның яхшы эшләвен белсәм, мин барысын да беренче елда үзгәртер идем".
Сәнәгать форумнарыннан сораулар
Мин Forkliftaction форумнарын һәм Reddit р / электр машиналарын регуляр рәвештә карыйм. Берничә тема кабат-кабат күренә:
- SOC бәяләү ышанычсыз булып китә.LFP агызу кәкреләре яссы, - зарядны бәяләү гадәти шартларда да авыр. Түбән температурада бәяләү хата 20% тан артып китә ала. Без клиентларга 25% зарядлы кинәт ябылу турында хәбәр иттек. Чишелеш: түбән - температураның SOC укулары смета гына икәнен аңларга поезд операторлары. Зур кырларны калдырыгыз.
- Зарядлау вакыты икеләтә яки өч тапкыр.2024 елның гыйнварында Чикаго поляр вортексы вакытында, EV хуҗалары зарядлау станцияләрендә берничә сәгать көттеләр. Проблема зарядлагыч түгел иде. Батарейкалар зарядны кабул итәр өчен бик салкын иде. Preылыту мөмкинлеге бик мөһим, һәм операторлар җылытуны иртә башлау гадәтен үстерергә тиеш.
- BMS логикасы брендлар арасында кискен үзгәрә.Тесла җылыту якынча 15 минут дәвам итә. Кайбер маркаларга 40 минуттан артык вакыт кирәк. Supplyәрвакыт тәэмин итүчеләрдән салкын - сорау - сатып алу вакытында - әзер вакытны сорагыз.
2025-нче елда карарга кирәк булган технология тенденцияләре
Каты - дәүләт батарейкалары түбән температурада сыек электролит системаларына караганда күпкә яхшырак эшли, чөнки каты электролитлар салкын шартларда калынмыйлар һәм туңмыйлар. QuantumScape -30 градус тест мәгълүматларын бастырды, алар перспективалы булып күренәләр, ләкин күләм җитештерү еллар кала.
Тизрәк актуаль: түбән - температура электролит үсеше. Асахи Касей быел - 40 градуслы югары энергия таләп итеп, электролит {{2} as нигезендәге ацетонитрилны коммерцияләштерә. Әгәр дә ул җитештерү масштабында китерсә, салкын төбәк кушымталары зур файда китерә.
Self- җылыту батарейкалары хәзер 1,2 миллиард доллардан арткан базарны күрсәтә. Бу батарейкалар җылыту элементларын турыдан-туры күзәнәк структурасына берләштерәләр, тышкы PTC системаларына караганда күпкә югарырак җылылык нәтиҗәлелегенә ирешәләр.
Ябу уйлары
Литий батарейкалары салкын шартларда бөтенләй эшли ала. Ләкин уңышлы урнаштыру температур - климат куллануга караганда яхшырак сайлау һәм тәртипле эш процедураларын таләп итә.
Минем тәкъдимнәрем:
Вакыт-вакыт -10 градуска җиткән мохит: PTC җылыту белән стандарт LFP яхшы эшли. BMS сыйфатына игътибар итегез.
-10 градустан түбән мохит: NMC турында җитди уйлагыз яки җылылык насосының җылылык белән идарә итүенә инвестицияләр салыгыз.
Regular- 25 градустан түбән мохит: LTO күпкә алгарак тора, ләкин салкын - һава торышының баш авыртуын бетерә. Озак вакытлы икътисад аны еш хуплый.
Теләсә нинди салкын - климат урнаштыру: таләпләр партиясе - махсус тест мәгълүматлары. Гомуми спецификацияләргә таянмагыз.
Без моны дистә елга якын Полиновелда эшлибез. Әгәр дә сезнең фикер алышу өчен махсус кушымтагыз булса, безнең инженер коллективына мөрәҗәгать итегез. Без сезнең эш шартларыгызга нигезләнеп тәкъдимнәр бирә алабыз.
Белешмәләр:
- Чжан, С. һ.б. Литий тимер фосфат батарейкаларының түбән - температурасы: механизмнар һәм йомшарту стратегиясе.Энергия чыганаклары журналы, 2022, 521, 230892. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2022.230892
- Валдман, Т. һ.б. Литий {{2} ion ион батарейкаларында температурага бәйле картлык механизмнары.Энергия чыганаклары журналы, 2018, 384, 107-124.
- Асахи Касей корпорациясе. Low- температурасы литий {{3} ion ион батарейкалары өчен югары - үткәрүчәнлек электролитын үстерү. Пресс-релиз, 2024 июнь. Https: //www.asahi - kasei.com/news/2024/e240607.html
- MDPI энергиясе. Drive - Батарейканың цикл симуляцияләре - Ачык - Чокыр казу өчен . 2022, 15 (13), 4871. Саклагыз.
