Batris Lithiwm mewn Tywydd Oer: Perfformiad ac Arferion Gorau

Y gaeaf diwethaf fe gollon ni bron i $47,000 ar un prosiect yn Minnesota. Prynodd dosbarthwr bwyd wedi'i rewi 32 o becynnau batri LFP gennym ni. Dywedodd y daflen fanyleb fod ystod tymheredd gweithredu -20 gradd i 60 gradd. Edrych yn iawn. Dri mis yn ddiweddarach, roedd pedwar pecyn wedi marw ac roedd y cleient yn bygwth camau cyfreithiol.

 

Achos gwraidd? Y -20 gradd honno oedd tymheredd rhyddhau, nid tymheredd codi tâl. Mae batris LFP yn ffurfio dendritau lithiwm pan gânt eu cyhuddo o dan 0 gradd. Mae Prifysgol Batri wedi ysgrifennu am hyn ers blynyddoedd, ond ni wnaethom ei gymryd yn ddigon difrifol. Gwers ddrud.

 

Felly mae'r erthygl hon yn ymdrin â'r hyn y mae wyth mlynedd o ddefnyddiau hinsawdd oer wedi'i ddysgu i mi mewn gwirionedd. Nid cyngor cyffredinol. Profiad gweithredol go iawn sy'n bwysig ar gyfer caffael B2B.

Y Pwynt Mwyaf Critigol: Mae Codi Tâl Oer Ddeg Gwaith yn Fwy Peryglus Na Rhyddhau Oer

Mae llawer o reolwyr caffael yn gofyn imi a yw batris lithiwm yn gweithio yn y gaeaf. Ydyn, maen nhw'n gwneud. Ond mae angen i chi ddeall beth mae "gwaith" yn ei olygu.

Mae gollwng batri oer yn lleihau'r capasiti sydd ar gael. Mae LFP ar -20 gradd yn darparu tua 50% i 60% o gapasiti graddedig. Mae NMC yn cael tua 70%. Mae LTO yn cynnal 90%. Rydym wedi profi'r niferoedd hyn ein hunain, ac maent yn cyd-fynd ag ymchwil a gyhoeddwyd gan Brifysgol Xi'an Jiaotong yn Journal of Power Sources (DOI: 10.1016/j.jpowsour.2022.230892).

Mae codi tâl yn hollol wahanol.

Mesurodd papur Xi'an Jiaotong gadw gallu LFP mor isel â 31.5% ar -20 gradd o dan amodau penodol. Ni chredais y rhif hwn ar y dechrau. Yna fe wnaethon ni brofi celloedd CATL 280Ah ein hunain. Roedd rhai sypiau'n dangos cadw 48% yn unig ar -20 gradd . Yr un teulu cynnyrch, sypiau gwahanol, 13 pwynt canran o amrywiad.

Dyma pam fy mod bellach angen adroddiadau prawf swp-benodol gan gyflenwyr. Nid yw taflenni manyleb cyffredinol yn dderbyniol.

Sut mae Cemegau Gwahanol yn Perfformio ar Dymheredd Isel

Nid yw'r 8{1}}20% hwnnw ar gyfer asid plwm yn deipo. Cynhaliodd Battle Born brofion cymharol a chanfod-batri asid plwm i bob pwrpas yn ddiwerth o dan y rhewbwynt. Mae hyn yn esbonio pam mae angen ystafelloedd cynhesu batris pwrpasol ar gyfleusterau storio oer traddodiadol sy'n defnyddio fforch godi asid plwm, sy'n costio £1,000-2,000 y flwyddyn dim ond i'w gweithredu.

Mae LTO yn haeddu sylw arbennig. Mae'n costio tair gwaith cymaint â LFP, ond mewn amgylcheddau oer eithafol dyma'r unig gemeg yr wyf yn ymddiried yn llwyr. Fe wnaethom ddefnyddio pecynnau LTO ar gyfer cleient mwyngloddio yn Nunavut sy'n gweithredu ar -40 gradd. Dair blynedd yn ddiweddarach, mae diraddio capasiti o dan 3%. Bu bron i'r cleient wrthod LTO oherwydd y gost. Nawr nhw yw ein cwsmeriaid ailadrodd mwyaf ffyddlon.

Y Broblem Dewis Cynhwysedd Does neb yn siarad amdani

Mae hyn yn mynd yn gymhleth.

Mae gan gelloedd gallu mawr fel prismateg 280Ah neu 314Ah gost is fesul kWh. Ond mae eu cymhareb arwyneb i-gyfaint yn llai. Dau ganlyniad: cadw gwres yn well, ond cynhesu'n arafach o suddo oer.

Fe wnaethon ni brofi celloedd 100Ah a 280Ah gan yr un gwneuthurwr. Cymerodd gwresogi o -15 gradd i dymheredd gwefru 14 munud ar gyfer y gell 100Ah a 23 munud ar gyfer y gell 280Ah. Gwahaniaeth bron i 10 munud.

Ar gyfer gweithrediadau sifft a drefnwyd, gellir rheoli'r 10 munud hwn gyda chynhesu. Dechreuwch y gwresogydd 30 munud yn gynnar. Ond ar gyfer cymwysiadau ar-alw fel logisteg brys neu anfon afreolaidd, mae'r gwahaniaeth hwnnw'n dod yn hollbwysig.

Fframwaith penderfyniadau syml:

Un peth arall y mae'r rhan fwyaf o bobl yn ei golli: mae celloedd llai mewn pecyn yn golygu gwell cysondeb o ran cell a llwyth cydbwyso BMS is. Mynnodd un cleient ar gelloedd 320Ah i arbed arian. Chwe mis yn ddiweddarach, roedd gwahaniaeth foltedd o fewn y pecyn yn fwy na 50mV ac roedd y BMS yn dychryn yn gyson. Wedi'i newid i gelloedd 100Ah, diflannodd y broblem.

Dadansoddiad TCO: Pryd Mae Lithiwm Yn Talu'n Ôl Mewn gwirionedd?

Rhifau real o brosiect 2024. Cleient Minnesota 3PL, 32 o wagenni fforch godi, warws cymysg o amgylch ac oergell. Costau gweithredu gwirioneddol y flwyddyn gyntaf:

Cymhariaeth Costau Gweithredu Blynyddol (USD fesul uned)

Premiwm prynu lithiwm: tua $14,200 yr uned. Ar $1,870 o arbedion blynyddol, y cyfnod ad-dalu statig yw 7.6 mlynedd.

Ond mae gan y cyfrifiad hwn ddiffyg.

Mae batris asid plwm mewn amgylcheddau storio oer fel arfer yn para 3 i 4 blynedd, nid y 5 mlynedd y mae gwneuthurwyr yn honni. Mae ein data gan dri chleient storio oer yn dangos hyd oes gwirioneddol gyfartalog o 3.8 mlynedd. Cyfrifiad wedi'i addasu:

Cymhariaeth TCO 10 Mlynedd

Storio oer sy'n dangos yr achos cryfaf dros lithiwm oherwydd bod asid plwm yn diraddio mor gyflym ar dymheredd isel. Yr achos gwaethaf a welais: parhaodd batri fforch godi asid plwm cleient mewn rhewgell -18 gradd 18 mis cyn i'r capasiti ostwng i 40%.

Detholiad BMS: Y Penderfyniad a Anwybyddir Fwyaf

Methodd y prosiect hwnnw yn Minnesota oherwydd y BMS.

Fe ddefnyddion ni BMS Tsieineaidd cost isel gyda dim ond dau synhwyrydd tymheredd, wedi'u lleoli ar ben arall y pecyn. Rhedodd celloedd canol 7-8 gradd yn oerach na'r pennau. Darllenodd BMS 5 gradd a chaniatáu codi tâl. Tymheredd celloedd canol gwirioneddol oedd -3 gradd. Ar ôl sawl mis o hyn, roedd gan gelloedd canol 15% yn llai o gapasiti na chelloedd terfynol.

Fy ngofynion BMS presennol:

Rwyf wedi gofyn y cwestiynau penodol hyn i lawer o gyflenwyr. Gall llai na thraean ateb yn glir. Nid yw'r rhai na allant ateb yn cael fy musnes.

Data Perfformiad Maes

Tri phrosiect rydym wedi olrhain ers dros ddwy flynedd:

Prosiect A: Warws oergell Minneapolis (-5 gradd i -25 gradd)
24 o becynnau LFP gyda gwresogi PTC, wedi'u defnyddio yn 2022. Cadw gallu ar ôl dwy flynedd: 94.8%. Digwyddodd dau ddigwyddiad o dywydd oer, y ddau wedi'u holrhain i weithredwyr yn hepgor gweithdrefnau rhagboethi. Gostyngodd cyfradd methiant offer o 4.1% gyda-asid plwm i 0.3%.

Prosiect B: iard logisteg awyr agored Edmonton (+25 gradd i -35 gradd )
8 pecyn NMC gyda rheolaeth thermol pwmp gwres, wedi'u defnyddio yn 2023. Capasiti defnyddiadwy yn y gaeaf: 78% o waelodlin yr haf. Methiannau cychwyn oer: sero. Defnydd o ynni gwresogi: 4.2% o gyfanswm y trwybwn. Newidiodd y prosiect hwn fy marn ar werth pwmp gwres mewn oerfel eithafol.

Prosiect C: Gweithrediad mwyngloddio Nunavut (-10 gradd i -45 gradd)
6 pecyn LTO, wedi'u defnyddio yn 2021. Cadw capasiti ar ôl tair blynedd: 97.1%. -digwyddiadau sy'n gysylltiedig â thymheredd: sero. Buddsoddiad wedi'i adennill mewn 28 mis o'i gymharu â 36 mis rhagamcanol. Geiriau'r cleient: "Pe bawn i'n gwybod y byddai'n gweithio mor dda â hyn, byddwn wedi trosi popeth ym mlwyddyn un."

Materion o Fforymau Diwydiant Gwerth eu Gwybod

Rwy'n pori fforymau Fforch godi a cherbydau trydan Reddit yn rheolaidd i weld beth mae defnyddwyr yn dod ar ei draws mewn gwirionedd. Mae sawl pwnc yn ymddangos dro ar ôl tro:

• Mae amcangyfrif SOC yn dod yn annibynadwy.Mae cromliniau rhyddhau LFP yn wastad, sy'n ei gwneud hi'n anodd amcangyfrif y tâl hyd yn oed mewn amodau arferol. Ar dymheredd isel, gall gwall amcangyfrif fod yn fwy na 20%. Rydym wedi cael cleientiaid yn adrodd am gau i lawr yn sydyn ar dâl o 25%. Ateb: gweithredwyr trenau i ddeall mai amcangyfrifon yn unig yw darlleniadau SOC tymheredd isel. Gadewch ymylon mwy.
   
• Mae amser codi tâl yn dyblu neu'n treblu.Yn ystod fortecs pegynol Chicago Ionawr 2024, arhosodd perchnogion cerbydau trydan am oriau mewn gorsafoedd gwefru. Nid y chargers oedd y broblem. Roedd batris yn rhy oer i dderbyn tâl. Mae'r gallu i gynhesu ymlaen llaw yn hanfodol, a rhaid i weithredwyr ddatblygu'r arferiad o ddechrau cynhesu'n gynnar.
   
• Mae rhesymeg BMS yn amrywio'n fawr rhwng brandiau.Mae preheating Tesla yn cymryd tua 15 munud. Mae angen mwy na 40 munud ar rai brandiau. Gofynnwch i gyflenwyr bob amser am amser parod yn ystod caffaeliad oer.

Tueddiadau Technoleg Gwerth eu Gwylio yn 2025

Mae batris cyflwr solid yn perfformio'n llawer gwell ar dymheredd isel na systemau electrolyt hylif oherwydd nad yw electrolytau solet yn tewhau nac yn rhewi mewn amodau oer. Mae QuantumScape wedi cyhoeddi data prawf -30 gradd sy'n edrych yn addawol, ond mae cynhyrchu cyfaint yn parhau i fod flynyddoedd i ffwrdd.

Yn fwy perthnasol ar unwaith: datblygiadau electrolyt tymheredd isel. Mae Asahi Kasei yn masnacheiddio electrolyt sy'n seiliedig ar acetonitrile eleni, gan hawlio allbwn pŵer uchel ar -40 gradd . Os yw'n cyflawni ar raddfa gynhyrchu, mae cymwysiadau rhanbarth oer yn elwa'n sylweddol.

Mae batris hunangynhesu bellach yn cynrychioli marchnad sy'n fwy na $1.2 biliwn. Mae'r batris hyn yn integreiddio elfennau gwresogi yn uniongyrchol i'r strwythur celloedd, gan gyflawni effeithlonrwydd gwresogi llawer uwch na systemau PTC allanol.

Syniadau Cloi

Gall batris lithiwm weithio'n llwyr mewn amgylcheddau oer. Ond mae defnydd llwyddiannus yn gofyn am ddetholiad mwy gofalus a gweithdrefnau gweithredu mwy disgybledig na chymwysiadau hinsawdd tymherus.

Fy argymhellion:

Unrhyw{0}}ddefnydd hinsawdd oer: swp galw-data prawf penodol. Peidiwch â dibynnu ar fanylebau generig.

Rydym wedi bod yn gwneud hyn yn Polinovel ers bron i ddegawd. Os oes gennych gais penodol i'w drafod, cysylltwch â'n tîm peirianneg. Gallwn ddarparu argymhellion yn seiliedig ar eich amodau gweithredu gwirioneddol.