Jedną z kluczowych zalet przejścia na
baterie litowe jest to, że ich żywotność jest wielokrotnością tego, co jest możliwe w przypadku
akumulatorów kwasowo-ołowiowych . Jednak przy ograniczonych danych eksploatacyjnych w
zastosowaniach UPS , naturalnym jest, że potencjalni użytkownicy zastanawiają się, jak długo faktycznie wystarczą baterie litowe.
Aby odpowiedzieć na to pytanie, należy najpierw zrozumieć, w jaki sposób baterie litowe ulegają degradacji w normalnych warunkach. Mają dwa w dużej mierze niezależne tryby degradacji: życie kalendarzowe i życie cykliczne.
Żywotność kalendarzowa opisuje, jak pojemność będzie spadać i jak opór będzie wzrastał w czasie. W przypadku żywotności kalendarza temperatura pracy baterii jest najważniejszym czynnikiem decydującym o tym, jak długo będzie ona działać. Ciepło może przyspieszyć degradację, a niższe temperatury minimalizują degradację.
Jeśli chodzi o żywotność cykliczną, sam termin jest łatwo zrozumiały, ale prognozowanie żywotności baterii litowej nie jest tak proste, jak mogłoby się wydawać. Dzieje się tak, ponieważ różne charakterystyki cyklu określają, jak szkodliwy jest on dla akumulatora.
Podstawowy test w branży litowej polega na całkowitym rozładowaniu akumulatora w ciągu godziny, a następnie jego pełnym naładowaniu w ciągu godziny w temperaturze pokojowej (25°C / 77°F). W przypadku projektów ogniw wysokiej jakości jest to łatwy test, którego wynikiem będą tysiące cykli, zanim ogniwo osiągnie 80% swojej początkowej pojemności. Jednakże żywotność cykliczna jest zazwyczaj dość wrażliwa na szybkość ładowania i rozładowywania oraz inne czynniki.
Podsumowanie kluczowych czynników wpływających na cykl życia przedstawiono na rysunku 1.
| Parametr cyklu |
Wpływ na życie cykliczne |
Opis |
| Szybkość ładowania / rozładowania |
Istotne |
Ładowanie lub rozładowywanie akumulatora z szybkością wyższą niż została zaprojektowana, znacznie skraca jego żywotność |
| Głębokość rozładowania |
Umiarkowany |
Częściowe rozładowanie akumulatora przed ponownym ładowaniem jest mniej szkodliwe niż jego całkowite rozładowanie |
| Temperatura |
Umiarkowany |
Podczas gdy cieplejszy akumulator będzie miał mniejszy opór i niższy współczynnik samonagrzewania, niższe temperatury pracy są na ogół lepsze przez całe życie. Wiele akumulatorów litowo-jonowych jest również wrażliwych na ładowanie w niskich temperaturach (zwykle poniżej zera), ale generalnie nie stanowi to problemu w zastosowaniach w centrach danych |
| Okno stanu naładowania (SOC). |
Drobny |
W przypadku korzystania z akumulatora przy częściowym rozładowaniu, cykliczne przełączanie go do stanu prawie całkowitego (100% SOC) lub całkowitego rozładowania (0% SOC) jest bardziej szkodliwe niż określenie okna roboczego przy częściowych stanach naładowania |
Rysunek 1: Podsumowanie kluczowych czynników wpływających na żywotność baterii litowej.
W zastosowaniach w centrach danych głównym czynnikiem decydującym jest zwykle żywotność kalendarza, ponieważ cykle ładowania baterii są rzadkie. Wyjątkiem jest sytuacja, gdy akumulatory UPS są wykorzystywane do wspomagania zarządzania energią w obiekcie lub świadczenia usług sieciowych dla lokalnej sieci dystrybucji energii elektrycznej. Zastosowania te wykraczają poza zakres tego artykułu. W konwencjonalnych przypadkach akumulatory pozostają bezczynne przez większość swojego okresu użytkowania.
Aby ocenić żywotność kalendarzową, producenci ogniw zazwyczaj przechowują akumulatory w różnych temperaturach przez długi czas i okresowo sprawdzają ich pozostałą pojemność. Wykresy tych danych przedstawiają zależność pomiędzy czasem, temperaturą i pozostałą wydajnością. Po zebraniu wystarczającej ilości danych możliwe jest dopasowanie ich do ogólnie przyjętego równania żywotności kalendarzowej, które zostało sprawdzone na przestrzeni kilkudziesięciu lat doświadczeń w dziedzinie akumulatorów litowo-jonowych. Przykład kalendarzowego wykresu żywotności baterii litowej (NCM) pokazano na rysunku 2.
Rysunek 2 pokazuje, że 80% początkowej pojemności akumulatora NCM pozostaje po około dziesięciu latach w temperaturze 23°C (73°F) dla konkretnego testowanego akumulatora litowego. Różne baterie litowe, takie jak fosforan litowo-żelazowy, będą miały różną szybkość degradacji.
Aby zapewnić akumulator o długiej żywotności, nieprzerwanym rozładowywaniu, możliwości szybkiego ładowania, dużej gęstości energii i bezproblemowej pracy, EverExceed oferuje akumulatory w technologii litowo-żelazowo-fosforanowej (LFP), które zapewniają ponad 3000–5000 cykli życia na temat wymagań aplikacji.
