Якія літыевыя батарэі небяспечныя? Кіраўніцтва па бяспецы для пакупнікоў B2B
LFP (фасфат літый-жалеза) у цяперашні час з'яўляецца самым бяспечным варыянтам для B2B-праграм. Але пастаўшчыкі настолькі празмерна выкарыстоўвалі «бяспечны», што ён ужо амаль нічога не значыць.Я бачыў, як батарэі LFP з жудаснай канструкцыяй BMS і неакуратным узгадненнем элементаў ствараюць столькі ж праблем, колькі хімія-высокай рызыкі.
Шэсць гадоў займаюся закупкамі і суправаджэннем праектаў у Polinovel. У 2023 годзе адзін з нашых кліентаў AGV звярнуўся да нас пасля таго, як акумулятары LFP іх папярэдняга пастаўшчыка пачалі выходзіць з ладу. З хіміяй было добра. Але BMS меў балансавы ток толькі 80 мА, і праз шэсць месяцаў роскід напружання ў ячэйцы знізіўся да 63 мВ. Зграя выклікала адключэнне абароны ў сярэдзіне вытворчай лініі. Чатыры гадзіны прастою. Яны ніколі не паведамлялі мне дакладную страту, але больш ніколі не куплялі ў гэтага пастаўшчыка.
Так што гэты артыкул не толькі пра тое, «якая хімія небяспечная». Гаворка ідзе праяк вызначыць, ці надзейны акумулятарі ці захаваецца эканомія ад больш танных варыянтаў пры кантакце з-рэальнымі аперацыямі.
Хімія: LFP больш бяспечны, але не па тых прычынах, пра якія гаворыцца ў большасці артыкулаў
Вы ўсюды прачытаеце, што тэрмічнае раскладанне LFP адбываецца пры тэмпературы 270 градусаў, а NMC - толькі 200 градусаў. Праўда. Але, шчыра кажучы, пры 200 градусах ваша абсталяванне ўжо разбурана. Розніца ў 70 градусаў не мае значэння.
Што мае значэннехуткасць распаўсюджвання цеплавых уцёкаў.
У 2022 году мы правялі адборачнае тэсціраванне для праекта вілачнага пагрузчыка. Адправілі ячэйкі NCA і LFP у лабараторыю для правядзення эксперыментаў па цеплавым уцёкам. Ячэйкі NCA пасля спрацоўвання паказалі павышэнне тэмпературы больш чым на 400 градусаў у хвіліну. Ад першай сігналізацыі да бачнага полымя менш чым за дзве хвіліны. Клеткі LFP? Хуткасць распаўсюджвання каля 1,7 градуса/мін. Тушэнне пажару паспела рэальна папрацаваць.
PowerTech Systems мае тэхнічны артыкул, у якім спасылаецца на хуткасці распаўсюджвання NCA да 470 градусаў / мін (powertechsystems.eu). Блізка да таго, што мы вымяралі. Гэта сапраўдная прычына, па якой LFP больш бяспечны:не тое, што ён не выйдзе з ладу, але што, калі ён выйдзе з ладу, у вас ёсць час адрэагаваць.
Я таксама бачыў, як загараюцца батарэі LFP. У 2024 годзе на Тайвані перакуліўся грузавік, які перавозіў шафы для захоўвання энергіі LFP. Батарэі прастаялі там 16 гадзін, потым самаадвольна загарэліся. Адноўлена. Гарэў больш за дзесяць гадзін. Таму не думайце, што LFP азначае, што вы можаце ігнараваць бяспеку.
Якасць вытворчасці: вось дзе я хачу правесці некаторы час
Хімію выбірае пастаўшчык. Вы не можаце змяніць гэта. Але якасць вырабу можна правяраць, і менавіта адсюль і ўзнікае большасць праблем.
Кансістэнцыя клетак
Летась мы забракавалі тры партыі клетак. Усё з-за таго, што роскід напружання перавышае нашы стандарты. Адна партыя паступіла ад даволі-вядомага пастаўшчыка. У іх пратаколе выпрабаванняў гаварылася, што "раскід напружання менш або роўны 10 мВ". Наша ўваходная праверка выявіла 34 мВ.
Чаму мяне так хвалюе распаўсюджванне напружання?
На форуме DIY Solar ёсць тэма, дзе карыстальнік "OffGridInverters" ясна растлумачыў:
"Ячэйкі з напругай больш за 30 мВ распаўсюджваюцца паралельна, нізкая разраджаецца-, высокая зараджаецца. BMS абараняе ўсё напружанне ўпакоўкі, яе не хвалюе асобная гібель клетак".
Наш уваходны стандарт - гэта роскід напружання менш за 15 мВ, змяненне ўнутранага супраціву - менш за 5%. Не многія пастаўшчыкі могуць выконваць гэта паслядоўна.
Якасць зваркі
Гэта цяжэй злавіць. Звонку лазерная зварка і кропкавая зварка супраціўленнем выглядаюць амаль аднолькава, але доўгатэрміновая-надзейнасць вельмі адрозніваецца.
Аднойчы я сарваў няўдалы пакет. Знайшлі бачныя апёкі-праз сляды на зварных швах язычка электрода. Такі дэфект BMS не можа выявіць. Выпрабаванні электрычных характарыстык паказваюць нармальныя. Але праз год-два зварныя злучэнні стамляюцца і выходзяць з ладу.
Хтосьці на Reddit r/batteries апублікаваў фатаграфію батарэі, якую яны адкрылі, знайшоўшы ўнутры халодныя паяныя злучэнні. Раздзел каментарыяў поўны людзей, якія кажуць, што бачылі тое ж самае. Вы не можаце злавіць гэта падчас закупак. Вы можаце толькі выбраць правільнага пастаўшчыка.
Кантроль вільготнасці ў сухім памяшканні
Гэта яшчэ больш незразумела. Для вытворчасці літыевых батарэй патрэбна вільготнасць ніжэй за 500 праміле. Вільгаць уступае ў рэакцыю з электралітам з утварэннем фтарыднавадароднай кіслаты, раз'ядае ўнутраныя структуры, стварае мікра-замыканні.
Праблема ў тым, што мікра-шорты могуць заставацца ў стане спакою на працягу некалькіх месяцаў, нават года, перш чым выклікаць цеплавыя падзенні. Падчас прыёмачных выпрабаванняў усё выглядае нармальна. Шэсць месяцаў праз, раптоўная цеплавая ўцёкі, і вы не можаце зразумець, чаму.
Я пытаўся ў некалькіх пастаўшчыкоў аб іх стандартах кантролю вільготнасці ў сухім памяшканні. Некаторыя не змаглі адказаць. Некаторыя называлі расплывістыя лічбы. Пастаўшчыкі, якія могуць паказаць мне свае журналы маніторынгу сухіх памяшканняў? Пакуль толькі два.
BMS: дзе таннае становіцца дарагім
Схаваныя няўдачы
Я хачу спаслацца на аналіз "MAXIMUM_AMPS", інжынера ўбудаваных сістэм на форуме Endless Sphere. Ён разарваў кучу танных плат BMS і знайшоў некалькі агульных праблем:
Па-першае, няправільнае выкарыстанне IC абароны.
У многіх танных прыладах BMS выкарыстоўваюцца такія мікрасхемы, як DW01, прызначаныя для прымянення з адной-ячэйкай. Але на рынку ёсць маса плат 4S, 10S, 14S BMS, якія выкарыстоўваюць гэты чып. Кожная ячэйка атрымлівае ўласную незалежную ахоўную мікрасхему. Гучыць разумна, праўда? Праблема: калі адна мікрасхема выходзіць з ладу, гэтая ячэйка мае нулявую абарону, і сістэма не выдае ніякіх папярэджанняў.
Арыгінальная тэма тут: endless{0}}sphere.com/sphere/threads/circuit-аналіз---таннага-bms-і-чаму-вам-не варта-карыстацца-адным.103527
Па-другое, ток балансавання занадта нізкі.
DIY Solar Forum шырока абмяркоўваў гэта. Звычайны танны балансіруючы ток BMS складае ад 50 да 150 мА. Падлічыце: ячэйка 100 Аг, дысбаланс 1% SOC складае 1 Аг, пры 100 мА балансаванне займае 10 гадзін.
Але рэальнасць яшчэ горш. Многія BMS актывуюць балансаванне толькі ў канцы зарада. Калі ў вашым абсталяванні выкарыстоўваецца магчымасць зарадкі (падключыце на некаторы час, потым адключыце), вы можаце ніколі не дасягнуць парога балансіроўкі.
Зараз нам патрабуецца мінімум 500 мА актыўнай балансіроўкі для любога праекта аўтапарка. Каштуе прыкладна на 50-70 юаняў больш за ўпакоўку. Але колькасць званкоў у нашу службу значна знізілася.
Па-трэцяе, маніторынг тэмпературы, які нічога не робіць.
Танны BMS звычайна змяшчае адзін тэрмістар на друкаванай плаце. Тэмпература платы і камеры можа адрознівацца на 15-20 градусаў. Да таго часу, калі датчык платы выяўляе перагрэў, клеткі могуць ужо быць у бядзе.
Правільная канструкцыя азначае некалькі датчыкаў тэмпературы, тэрмістары, усталяваныя непасрэдна на паверхні клетак, логіку абароны, якая спрацоўвае пры самым высокім паказанні.
Падробленыя і несертыфікаваныя батарэі: часцей, чым вы думаеце
IEEE Spectrum паведаміла аб даследаванні, паводле якога КТ-адсканавала 1054 18650 клетак. Сярод вочак ад бюджэтных брэндаў каля 8% мелі дэфекты «аноднага навісі». Гэта стварае рызыку ўнутранага кароткага замыкання, але стандартнае тэсціраванне не можа яго выявіць. (spectrum.ieee.org)
Папераджальныя знакі падробленых акумулятараў:
Прэтэнзіі да завышанай ёмістасці.Рэальныя ячэйкі 18650 у цяперашні час маюць максімальную ёмістасць каля 3500 мАг. Усё, што заяўляе пра 5000 мАг або 9900 мАг, з'яўляецца падробкай. Кропка.
Анамальна нізкія кошты.Па дадзеных BloombergNEF, ячэйкі LFP у 2025 годзе будуць каштаваць каля 36 долараў за кВт/гадз на ўзроўні клетак. Калі каціроўкі значна ніжэйшыя за гэта, падробленыя або перамаркіраваныя клеткі класа B.
Дастаўка занадта хуткая.Правільна прамысловыя акумулятары звычайна вырабляюць на заказ. Тэрмін выканання ад 4 да 8 тыдняў - гэта нармальна. Дастаўка на працягу аднаго тыдня? Верагодна, стары запас або невядомае крыніца.
Узровень праходжання сертыфікацыі UN38.3 з першага-разу складае каля 70%. Гэта азначае, што 30% канструкцый акумулятараў не праходзяць асноўныя выпрабаванні бяспекі пры транспарціроўцы. Прадукты без сертыфікацыі? Рызыка толькі вышэй.
Параўнанне выдаткаў: рэальныя лічбы нашых праектаў
Дазвольце мне падзяліцца фактычнымі дадзенымі аб разгортванні кліентаў.
Замена батарэі пагрузчыка (2023 г., кліент склада ва Усходнім Кітаі)
Кліент выкарыстоўваў свінцовую-кіслоту на працягу пяці гадоў. Папрасіў нас даць прапанову аб замене LFP.
| Пункт | Свінцовая-кіслата | LFP |
|---|---|---|
| Кошт адзінкі батарэі | $8,500 | $21,000 |
| Мадыфікацыя зараднай прылады | Нічога не патрэбна | 3200 долараў за адзінку |
| Усяго на 12 машын | $102,000 | $290,400 |
Першая рэакцыя кліента: занадта дорага. Я папрасіў іх падлічыць 5-гадовыя эксплуатацыйныя выдаткі.
5-гадовыя эксплуатацыйныя выдаткі:
Свінцова-кіслотны сцэнар:
- Замена батарэі (2 разы на 5 гадоў): ¥8,500 × 2 × 12=¥204,000
- Электрычнасць (80% эфектыўнасці зарадкі): ~4200 ¥/адзінку/год × 12 × 5=252 000 ¥
- Тэхнічнае абслугоўванне (паліў, праверка кіслотнасцю): ~800 ¥/адзінку/год × 12 × 5=48 000 ¥
- Зніжэнне прадукцыйнасці з-за часу чакання зарадкі: не разлічваецца, але па словах кліента, кожны аўтамабіль губляе мінімум 1,5 гадзіны ў дзень
Сцэнар LFP:
- Замена батарэі: ¥0 (8-гадовая гарантыя, наўрад ці спатрэбіцца замена на працягу 5 гадоў)
- Электрычнасць (эфектыўнасць зарадкі 95%): ~3500 ¥/адзінку/год × 12 × 5=210 000 ¥
- Тэхнічнае абслугоўванне: ¥0
- Павышэнне прадукцыйнасці: магчымая зарадка, 15 хвілін у абедзенны перапынак дастаткова, каб праслужыць да канца змены
Усяго за 5 гадоў:
Свінцовая-кіслата: ¥102,000 + ¥504,000=¥606 000
LFP: 290 іен, 400 + 210 іен, 000=500 400 іен
Розніца каля 100 000 іен. Калі ўлічыць страту прадукцыйнасці, разрыў будзе большы.
Заказчык ухваліў праект. Працуе амаль два гады, сур'ёзных праблем няма.
ROI у назапашванне энергіі (2024 г., завод у правінцыі Цзянсу)
Гэты праект стаў найвышэйшай-сістэмай галення для вытворчага прадпрыемства.
Магутнасць сістэмы: 500кВтч
Агульная сума інвестыцый: ¥680 000 (уключаючы ўстаноўку)
Пікавы-спрэд цэн у даліне: 0,62 ¥/кВт-гадз
Глыбіня сутачнага цыклу: 0,8
Дзён працы ў год: 300
Гадавая эканомія электраэнергіі: 500 × 0,8 × 0,62 × 300=¥74 400
Тэарэтычная акупнасць: ¥680 000 ÷ ¥74 400 ≈ 9,1 года
Акупнасць за 9,1 года не вельмі высокая. Але кліент меў яшчэ адно меркаванне: у іх ёсць сонечная батарэя на даху, якая часта адключаецца падчас піку вытворчасці. Сістэма захоўвання палепшыла ўзровень выкарыстання сонечнай энергіі. Гэтая выгада не ўлічваецца ў разліках вышэй.
Акрамя таго, у Цзянсу існуюць мясцовыя субсідыі для захоўвання энергіі. Нешта накшталт субсідыі на эксплуатацыю ў памеры 0,2 ¥/кВт-г/год. З субсідыямі тэрмін акупнасці скарачаецца прыкладна да 6 гадоў.
Сертыфікацыя: Што на самой справе патрабуецца
Я не эксперт па правілах. Большая частка таго, што я ведаю тут, паходзіць ад нашай юрыдычнай групы і аддзела захавання патрабаванняў.Павінна быць:
UN38.3- Абавязковы для транспарту. Без гэтага лагістычныя кампаніі не будуць чапаць вашы батарэі. Тэставанне каштуе дзесьці ад 5 000 да 70 000 долараў у залежнасці ад характарыстык акумулятара. Каэфіцыент-праходжання першага разу каля 70 %, што азначае, што 30 % дызайнаў не могуць пераадолець нават гэтую асноўную планку.
IEC 62619- Стандарт бяспекі для прамысловых акумулятараў. Неабходны для выхаду на еўрапейскі рынак.
UL 9540- Для сістэм захоўвання энергіі. Патрабуецца для паўночнаамерыканскага рынку або любога праекта, які патрабуе страхавога пакрыцця.
Дарэчы пра страхоўку. У нас быў кліент, які выконваў праект па назапашванні энергіі, які выбраў несертыфікаваныя прадукты, каб зэканоміць грошы загадзя. Страхавыя кампаніі альбо цалкам адмаўляліся ад пакрыцця, альбо спаганялі смешныя прэміі (1,5% кошту сістэмы штогод). У выніку яны перайшлі на сертыфікаваную прадукцыю. Прэмія знізілася да 0,4%.
Паводле апытання Aviva, 54% прадпрыемстваў сутыкаліся з інцыдэнтамі з літыевымі батарэямі (перагрэў, дым, пажар). Страхавыя кампаніі бачаць гэтыя лічбы і карэктуюць адпаведна. Несертыфікаванай прадукцыі будзе ўсё цяжэй трапляць у законныя ланцужкі паставак.
Мае рэкамендацыі: як праверыць пастаўшчыкоў
Грунтуючыся на маім вопыце за гэтыя гады:
Спытайце пра крыніцы клетак.
Не тое, якую марку яны выкарыстоўваюць, а тое, як яны правяраюць і кіруюць уваходнымі матэрыяламі. Пастаўшчыкі, якія могуць паказаць вам свае ўваходныя стандарты праверкі і запісы аб адборы проб, больш надзейныя.
Спытайце пра дэталі дызайну BMS.
Нумары мадэляў мікрасхем аховы, магутнасць балансіруючага току, колькасць і размяшчэнне датчыкаў тэмпературы. Не можаце адказаць ці ўхіляецеся? Выкрасліце іх са свайго спісу.
Папытаеце пратаколы сертыфікацыйных выпрабаванняў.
Не сертыфікаты. Поўныя пратаколы выпрабаванняў. Сертыфікаты могуць быць падробленымі. Справаздачы аб выпрабаваннях значна складаней падрабіць. Справаздачы ўключаюць выпрабавальную лабараторыю, даты выпрабаванняў, канкрэтныя элементы выпрабаванняў і вынікі.
Спытайце пра-адказ пасля продажу.
Хто вырашае праблемы, абавязацельствы па часе рэагавання, ці ёсць у іх палявыя інжынеры. Немагчыма праверыць гэта падчас закупкі, але вы можаце ўбачыць, як прапісаны ўмовы кантракту.
Спытайце пра выпадкі адмовы.
Любы пастаўшчык, які працуе ў бізнэсе некалькі гадоў, рабіў памылкі. Пастаўшчыкі, якія жадаюць абмяркоўваць свае няўдачы, заслугоўваюць большага даверу, чым тыя, хто сцвярджае, што "ў нас ніколі не было праблем".
Заключныя думкі
Я працую ў Polinovel, таму стандарты адбору, якія я апісаў вышэй, у некаторай ступені апісваюць, як мы робім усё самі.
У нас ёсць строгія стандарты размеркавання напружання і ўнутранага супраціву для ўваходных ячэек. Нашы праекты BMS сапраўды выкарыстоўваюць належныя схемы абароны, а не танныя мікрасхемы тыпу DW01. Нашы сертыфікаты завершаны. Але я не буду сцвярджаць, што мы "лепшыя на рынку", таму што "лепшыя" - бессэнсоўнае слова.
Я магу сказаць наступнае: калі вы ацэньваеце пастаўшчыкоў прамысловых літыевых батарэй, давайце пагаворым. Размова пра тэхнічныя дэталі. Раскажыце пра свае канкрэтныя сцэнары прымянення. Размова аб магчымых падводных камянях. Магчыма, мы не самы танны варыянт, але мы можам растлумачыць, чаму мы бярэм тое, што бярэм.
Ёсць пытанні? Звярніцеся непасрэдна да нашай тэхнічнай групы. Хтосьці звяжацца з вамі на працягу 48 гадзін.
