Kiemelt Technológia

Minden, amit tudni kell a Li-Ion akkumulátorról

Szerző: 2020-05-15 No Comments

Összefoglalónkban olvashat a lítium-ion technológiáról, a kémiai összetevőkről, az akkumulátorok előnyeiről és a gazdaságos üzemeltetéséről.

Az életciklusok jelentősége

Hosszabb ciklus élettartam (3x ólomsav)

  • 3750+ ciklus (Li-ion) vs 1200 ciklus (ólomsav) 80% DoD mellett – a részleges merülések jelentősen meghosszabbítják az akkumulátor élettartamát.
  • 10000 ciklus @ DoD 40% – a ciklus élettartama a töltési/merülési sebességtől és egyéb feltételektől, például az üzemi hőmérséklettől is függ.

 

Definíciók

  • Töltöttségi állapot SoC (0% = üres; 100% = tele)
  • Merülési mélység, DoD (100% = üres; 0% = tele)
  • Ciklusélettartam (egy adott DoD-hez tartozó szám) – azon merülési-töltési ciklusok száma, amelyeket az akkumulátor átélhet, mielőtt az nem felel meg bizonyos teljesítménykritériumoknak. Minél magasabb a DoD, annál alacsonyabb a ciklus élettartama.

 

Li-ion Cycle Life vs DoD (különböző töltési és merülési sebesség)

A Li-Ion akkumulátorok főbb alkotórészei

  • cellák,
  • áthidalók,
  • Battery Management System (BMS) biztonságos működési feltételeket tart fenn a cellák és az akkumulátoron belül. A BMS védi a cellákat, felügyeli és vezérli a következőket: cellafeszültség, akkumulátor hőmérséklete és töltési állapota (SoC), merülési mélység (DoD), jelenlegi állapot figyelő (SoH), cella kiegyenlítés,
  • hűtő, fűtő rendszer (amennyiben szükséges),
  • ballaszt (amennyiben szükséges),
  • külső burkolat.

 

A cellák felépítése:

elektród:

  • anód – negatív elektród jellemzően grafitból,
  • katód – fémoxidból készült pozitív elektród,
  • szeparátor,
  • elektrolit.

A Li-Ion akkumulátorok energiahatékonysága

  • Li-ion akkumulátor hatékonysága: akár 98%,
  • Li-ion töltő hatékonysága: akár 95%,
  • hosszabb ciklus élettartam (háromszorosa az ólomsavas akkumulátoroknak),
  • energiahatékonyság: akár 95%-kal magasabb,
  • 20-30%-kal alacsonyabb energiaköltség,
  • gyors teljes töltés 1-2 óra alatt,
  • lehetséges gyors töltés: akár 50%-os töltés 30 perc alatt,
  • zéró karbantartás,
  • töltőhelyiség rendelkezésre áll (az adott ország szabályozásától függ),
  • alacsonyabb CO2 lábnyom,
  • ez az energiahatékonysági különbség 20-30%-kal csökkenti az energiaköltségeket az ólomsavas akkumulátorokhoz képest.
yale liion technológia

Cellamodulok: V és Ah

A cellák és modulok párhuzamosan és sorosan vannak elrendezve, hogy adott feszültséget és kapacitást biztosítsanak.

Az alábbi példa egy 25,6 V 300 Ah-s akkumulátor összetételét mutatja be:

  • Minden modul (6,4 V – 300 Ah) 12 cellából áll – 6 cella párhuzamosan, 2 sorba kapcsolt 6 cellás csoport,
  • 4 sorba kapcsolt modul 25,6 V (6,4 V * 4) és 300 Ah feszültséget biztosít.

A feszültségek kissé eltérnek a jól ismert ólom-savas akkumulátor feszültségektől. Az alábbi példák az ólomsav és a Li-ion egyenértékű feszültségeit mutatja be:

  • Savas töltés: 24V, Li-Ion töltés: 25.6V
  • Savas töltés: 48V, Li-Ion töltés: 51.2V
  • Savas töltés: 80V, Li-Ion töltés: 76.8V

Különböző vegyi anyagok állnak rendelkezésünkre

Leggyakrabban kereskedelmi alkalmazásokban használják az alábbiakat:

Manapság az LFP és az NMC dominálnak az anyagmozgatási megoldásokban.

A két technológia manapság összehasonlítható ciklus-élettartam és hőmérséklet-tartomány tekintetében. A megfelelő akkumulátor hatékonyságot a felhasználás módja és a targonca kapacitásának függvénye.

A különböző típusú lítium-ion vegyi anyagok eltérő tulajdonságokkal rendelkeznek:

  • energiasűrűség (Wh/L) – térfogategységenként mennyi energia tárolható.
  • teljesítménysűrűség (W/L) – milyen gyorsan szállítható az energia egységnyi térfogatra.
  • élettartam – magasabb az LFP és az NMC esetében.
  • biztonság,
  • teljesítmény,
  • költség.

Gyors teljes töltés 1-2 óra alatt

Opcionális töltés (akár 50%-os töltés 30 perc alatt)

  • nincs negatív hatással az akkumulátor, élettartamára, mint az ólom-savas, akkumulátoroknál
  • nincs szükség 2. és 3. kiegészítő akkumulátorra.

 

Karbantartás

Meghosszabbított működés több műszakon keresztül, mindössze 1 akkumulátorral

  • töltés munkaszünetben / üresjáratban,

  • a töltési idő az akkumulátor és a töltő konfigurációjától függ,

  • zéró karbantartás,

  • nincs akkumulátor töltési rendszer,

  • nincs kiegyenlítés,

  • nincs szükség hűtési időre,

  • nincs szükség  szellőztetésre a gázok/kibocsátások számára,

  • nincs szükség takarításra,

  • ellenőrzés: csak évent,

  • akár 85%-os időmegtakarítás (ólomsavas töltési idő általában 8 óra).

Alkalmazás

  • Ciklusok (80% lemerüléssel)
  • Töltési hőfok (ºC)
  • Ajánlott üzemeltetési hőmérséklet
  • Töltési idő
  • Kiegészítő töltés
  • Kiegyenlítő töltés
  • Karbantartás
  • Kezdő költségek (töltővel együtt)
  • Teljes üzemeltetési költség
  • Emisszió

Ólomsavas akkumulátor

  • 1200
  • 0 ºC fölött
  • 0-35ºC között
  • 6-12 óra között
  • Nincs
  • Ajánlott
  • Közepes / magas
  • Alacsony
  • Magas / közepes
  • Gázkibocsátás töltéskor

Li-Ion akkumulátor

  • 3750+
  • 0 ºC fölött
  • 0-35ºC között
  • 1-4 óra között
  • Van
  • Nincs
  • Éves ellenőrzés
  • Közepes / magas
  • Közepes / alacsony
  • Nincs

Egyszerűbb és tisztább

A töltőhelység többé nem gond

  • Nincs szükség külön területre a tartalék akkumulátorok és a váltóberendezések számára
  • Nincs szükség akkumulátorcserére – megtakaríthatja a töltőhelyiségbe való szállítással töltött időt
  • Nincs dedikált átállási személyzet
  • Kevesebb baleseti kockázat
  • A töltőállomások a létesítmény körül, a munkaterületek közelében helyezhetők el
  • Nincs szükség szellőzőrendszerekre
  • Nincsenek mosható területek

 

Alacsonyabb CO2 lábnyom

  • A kisebb hálózati energiaigény (a nagyobb hatásfoknak köszönhetően) alacsonyabb CO2-kibocsátást jelent.
  • Az EN 16796 szabvány szerint – német referencia, a német különböző villamosenergia-termelő rendszerek keveréke alapján – a hálózat CO2-termelése 0,54 kg/kWh.
  • A becsült CO2-kibocsátás megtakarítás akár 5-10 tonna évente (a targoncától és a használattól függően).
Li-ion előnyök
Yale li-ion