4 powody, dla których warto stosować akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe w systemach magazynowania

Ponieważ istnieją różne zastosowania, ich wymagania energetyczne również się różnią. Aby spełnić te wymagania, dostępnych jest kilka składów akumulatorów o różnych właściwościach. W HIS stawiamy przede wszystkim na fosforan litowo-żelazowy, znany jako akumulatory LiFePO4 lub LFP. Baterie LFP są używane w większości zastosowań, jakie są znane z telefonów komórkowych, notebooków, samochodów elektrycznych i tym podobnych.

W szerokiej kategorii akumulatorów litowo-jonowych ich wydajność różni się w zależności od użytego materiału katody. Baterie litowo-jonowe składają się zazwyczaj z przewodzącego podłoża, często folii aluminiowej, pokrytego aktywnym materiałem w celu przechowywania zarówno jonów litu, jak i prądu elektrycznego. Najpopularniejsze składy tych ogniw akumulatorowych obejmują litowo-niklowo-kobaltowo-manganowy (NMC), tlenek litowo-niklowo-kobaltowo-glinowy (NCA) i fosforan litowo-żelazowy (LFP).

Bezpieczeństwo

Bezpieczne rozwiązania akumulatorowe są dla nas najwyższym priorytetem, dlatego w naszych rozwiązaniach akumulatorowych nie idziemy na żadne kompromisy w zakresie zabezpieczeń. Nasze rozwiązania akumulatorowe są w stanie wytrzymać nadmierną temperaturę, prąd, napięcie lub zwarcia, ponieważ posiadają elektryczne/mechaniczne obwody zabezpieczające. W porównaniu do innych technologii ogniw LIB, technologia LFP zapewnia większe bezpieczeństwo. Jeśli nastąpi zwarcie lub zostanie uderzony obiektem, który może przebić ogniwa akumulatora, większość akumulatorów zacznie się palić lub eksplodować. Baterie, które pozostają stabilne w powyższych prawdopodobnych warunkach, są uważane za niezawodne do użytku w BESS. Wiele akumulatorów dostępnych obecnie na rynku nie przechodzi tego testu i dlatego nie nadają się do stosowania w systemach magazynowania akumulatorów.

Jednakże w innych akumulatorach niestabilne chemiczne i termiczne materiały katod (np. NMC) mogą wywołać egzotermiczne reakcje chemiczne w ogniwie. Ta reakcja egzotermiczna zachodzi na skutek nadmiernego wytwarzania ciepła w wyniku przeładowania, wewnętrznych lub zewnętrznych zwarć, zanieczyszczeń podczas produkcji, narażenia na nadmierne ciepło lub uszkodzeń mechanicznych. Wewnętrzna temperatura komórki wzrasta, gdy uwolnienie energii cieplnej zwiększa szybkość reakcji chemicznej komórki. Jeśli zostanie przekroczony określony próg temperatury, reakcja samoprzyspieszająca staje się niekontrolowana i prowadzi do niekontrolowanej niestabilności termicznej. Może to spowodować zapalenie się ogniwa akumulatora lub nawet jego eksplozję. Sytuację dodatkowo pogarsza uwalnianie się tlenu z materiału katody, co sprawia, że ​​ugaszenie pożaru jest niezwykle trudne.

W przeciwieństwie do innych akumulatorów, akumulatory LiFePO4 nigdy nie ulegają niestabilności termicznej. Eliminuje to ryzyko przegrzania i ewentualnego pożaru. Dzięki stabilnemu profilowi ​​temperatur w ekstremalnych warunkach akumulatory LFP wykazują stabilne właściwości termiczne (do 300°C) i nie ulegają samozapłonowi (z powodu przeładowania). Jednakże w ogniwach NMC lub NCA zwarcie może wygenerować bardzo wysoką temperaturę przekraczającą 700°C, która może stopić separator i rozprzestrzenić się na inne ogniwa. Powoduje to pożar, którego nie można ugasić nawet pod wodą, ponieważ tlen potrzebny do spalania jest już zawarty w materiale akumulatora. Dlatego też akumulator LFP jest preferowanym wyborem do stosowania w systemach magazynowania energii.

Długowieczność & Stabilność cykli

Gdy ogniwa akumulatora są narażone na zmiany chemiczne, termiczne i mechaniczne, ich pierwotna pojemność nieco traci przy każdym procesie ładowania i rozładowywania (cyklu pracy). Oznacza to po prostu, że z biegiem czasu magazynuje coraz mniej energii. Możesz to również poznać z telefonu komórkowego, gdy po 2 latach nawet w pełni naładowana bateria wytrzymuje tylko pół dnia.

Ze względu na nieco niższe napięcie ogniwa wynoszące 3,2 V, ogniwa LFP mają nieco niższą gęstość energii w porównaniu do ogniw NMC. Jednak tę początkową wadę szybko równoważy ich nawet dziesięciokrotnie większa stabilność cykliczna, zapewniając znaczne długoterminowe korzyści. Z każdym cyklem operacyjnym ogniwa NMC starzeją się i po 2500-3000 cyklach pozostaje 80 procent ich pierwotnej pojemności. Rekompensuje to nieco wyższy początkowy koszt stosowania fosforanu litowo-żelazowego w miarę upływu czasu.

Ponieważ wymagania dotyczące baterii są wyższe w zastosowaniach mobilnych, baterie LFP zapewniają dłuższą żywotność w urządzeniach przenośnych i mobilnych. Ze względu na dłuższą żywotność akumulatorowych systemów magazynowania z technologią LFP w zastosowaniach stacjonarnych, względne koszty magazynowania (uśredniony koszt przechowywania lub LCOS) można zmniejszyć nawet o 50% w całym okresie ich żywotności w porównaniu z akumulatorami NMC.

Sprawdzona technologia

Technologia LFP zastosowana w rozwiązaniach HIS-Energy gwarantuje określoną wydajność nawet wtedy, gdy akumulator zbliża się do końca swojego cyklu życia. Ponadto efekt pamięci komórek LFP czyni je lepszymi od innych LIB. Częste częściowe rozładowywanie akumulatora powoduje utratę pojemności, zwaną także efektem pamięci. Akumulator „pamięta” zapotrzebowanie na energię i z biegiem czasu dostosowuje się, aby dostarczyć tylko tyle energii, ile potrzeba do poprzednich cykli rozładowania, a nie pełną pierwotną pojemność.

Baterie litowo-żelazowo-fosforanowe charakteryzują się dużą gęstością mocy w porównaniu do innych LIB. Dzięki temu akumulator LFP może mieć prądy ładowania i rozładowywania wraz ze zwiększoną obciążalnością impulsową. Przy wyższych prądach ogniwa LFP można ładować szybko, jednak ciągłe szybkie ładowanie skraca żywotność tego akumulatora. W mniejszym stopniu ten efekt szybkiego ładowania występuje w przypadku ogniw LFP. Inteligentny projekt systemu może stworzyć opłacalne rozwiązania dla zastosowań stacjonarnych, które zapewniają idealną równowagę pomiędzy szybkością ładowania i rozładowywania, stabilnością cyklu i żywotnością. Takie podejście pomaga obniżyć całkowity uśredniony koszt przechowywania (LCOS) w całym okresie eksploatacji systemu, zapewniając zarówno wydajność, jak i długoterminową wartość.

Baterie przyjazne dla środowiska

LFP jest wyjątkowy wśród materiałów katodowych, ponieważ jego skład chemiczny występuje naturalnie jako minerał i do reakcji chemicznych nie są potrzebne żadne dodatkowe surowce. Dlatego nasze rozwiązania akumulatorowe nie zawierają kobaltu ani niklu, gdyż są to toksyczne metale ciężkie, mające wpływ na środowisko. W ogniwach LFP cały lit jest wykorzystywany do reakcji chemicznej. W przeciwieństwie do tego inne akumulatory litowo-jonowe zużywają tylko około 50-60% litu, ponieważ większe zużycie może prowadzić do niestabilności struktury warstwowej lub pozostały lit staje się częścią krystalicznej struktury katody. Wydajność ta zmniejsza ilość litu wymaganą na kWh z około 140 gramów (w akumulatorach NMC/NCA) do około 80 gramów w ogniwach LFP.

Baterie LFP – najbezpieczniejsza technologia w zastosowaniach

Baterie litowo-żelazowo-fosforanowe są niezawodne, bezpieczne i wytrzymałe w porównaniu do konwencjonalnych baterii litowo-jonowych. Systemy magazynowania akumulatorów LFP oferują wyjątkowe długoterminowe korzyści dzięki nawet 10 razy większej liczbie cykli ładowania w porównaniu z akumulatorami LCO i NMC oraz niskiemu całkowitemu kosztowi posiadania (TCO). Oferują niezawodne działanie przy minimalnej konserwacji, co czyni je solidną inwestycją zapewniającą zarówno bezpieczeństwo, jak i długotrwałą funkcjonalność.

Akumulatory LFP są preferowane ze względu na stabilność cyklu, niższą rezystancję wewnętrzną, wyższą wydajność i szeroki zakres temperatur pracy. Aby uzyskać najszybsze i najbezpieczniejsze rozwiązania akumulatorowe typu „wszystko w jednym”, HIS-Energy oferuje opcje premium z akumulatorami premium o mocy 215 kW i 233 kW. Nasze rozwiązania energetyczne zintegrowane z systemem zarządzania akumulatorami (BMS) są przeznaczone do zastosowań komercyjnych i przemysłowych.