শীতল আবহাওয়ায় লিথিয়াম ব্যাটারি: কর্মক্ষমতা এবং সর্বোত্তম অনুশীলন

গত শীতে আমরা মিনেসোটায় একটি একক প্রকল্পে প্রায় $47,000 হারিয়েছি। একজন হিমায়িত খাদ্য পরিবেশক আমাদের কাছ থেকে 32টি LFP ব্যাটারি প্যাক কিনেছেন। স্পেক শীটে বলা হয়েছে অপারেটিং তাপমাত্রার পরিসীমা -20 ডিগ্রি থেকে 60 ডিগ্রি। ভালো লাগছিল। তিন মাস পরে, চার প্যাক মারা গিয়েছিল এবং ক্লায়েন্ট আইনি ব্যবস্থার হুমকি দিচ্ছিল।

 

মূল কারণ? যে -20 ডিগ্রী ছিল স্রাব তাপমাত্রা, চার্জিং তাপমাত্রা না. LFP ব্যাটারি 0 ডিগ্রির নিচে চার্জ করা হলে লিথিয়াম ডেনড্রাইট গঠন করে। ব্যাটারি ইউনিভার্সিটি কয়েক বছর ধরে এই বিষয়ে লিখেছে, কিন্তু আমরা এটিকে যথেষ্ট গুরুত্বের সাথে নিইনি। ব্যয়বহুল পাঠ।

 

তাই এই নিবন্ধটি কভার করে যে আট বছরের শীতল-জলবায়ু স্থাপনা আমাকে আসলে কী শিখিয়েছে৷ সাধারণ উপদেশ নয়। বাস্তব অপারেশনাল অভিজ্ঞতা যা B2B সংগ্রহের জন্য গুরুত্বপূর্ণ।

সবচেয়ে জটিল পয়েন্ট: কোল্ড চার্জিং কোল্ড ডিসচার্জিংয়ের চেয়ে দশগুণ বেশি বিপজ্জনক

অনেক প্রকিউরমেন্ট ম্যানেজার আমাকে জিজ্ঞাসা করেন লিথিয়াম ব্যাটারি শীতকালে কাজ করে কিনা। হ্যাঁ, তারা করে। কিন্তু আপনি "কাজ" মানে কি বুঝতে হবে.

একটি ঠান্ডা ব্যাটারি ডিসচার্জ করা শুধুমাত্র উপলব্ধ ক্ষমতা হ্রাস করে। -20 ডিগ্রিতে LFP রেট করা ক্ষমতার প্রায় 50% থেকে 60% প্রদান করে। NMC প্রায় 70% পায়। LTO 90% বজায় রাখে। আমরা নিজেরাই এই সংখ্যাগুলি পরীক্ষা করেছি, এবং তারা জার্নাল অফ পাওয়ার সোর্সেস (DOI: 10.1016/j.jpowsour.2022.230892) এ Xi'an Jiaotong University দ্বারা প্রকাশিত গবেষণার সাথে সারিবদ্ধ।

চার্জিং সম্পূর্ণ ভিন্ন।

Xi'an Jiaotong কাগজটি নির্দিষ্ট শর্তে -20 ডিগ্রিতে 31.5% হিসাবে কম LFP ক্ষমতা ধরে রাখার পরিমাপ করেছে। আমি প্রথমে এই সংখ্যা বিশ্বাস করিনি। তারপরে আমরা নিজেরাই CATL 280Ah কোষগুলি পরীক্ষা করেছি। কিছু ব্যাচ -20 ডিগ্রীতে মাত্র 48% ধারণ দেখিয়েছে। একই পণ্য পরিবার, বিভিন্ন ব্যাচ, বৈচিত্র্যের 13 শতাংশ পয়েন্ট।

এই কারণেই আমার এখন সরবরাহকারীদের থেকে ব্যাচ-নির্দিষ্ট পরীক্ষার রিপোর্ট প্রয়োজন৷ জেনেরিক স্পেক শীট গ্রহণযোগ্য নয়.

কম তাপমাত্রায় কীভাবে বিভিন্ন রসায়ন কাজ করে

সীসা-অ্যাসিডের জন্য সেই 8-20% কোন টাইপো নয়৷ ব্যাটল বর্ন তুলনামূলক পরীক্ষা চালায় এবং সীসা-অ্যাসিড ব্যাটারিগুলি হিমাঙ্কের নীচে অপরিহার্যভাবে অকেজো পায়৷ এটি ব্যাখ্যা করে যে কেন লিড-অ্যাসিড ফর্কলিফ্ট ব্যবহার করে ঐতিহ্যবাহী কোল্ড স্টোরেজ সুবিধাগুলির জন্য ডেডিকেটেড ব্যাটারি ওয়ার্মিং রুম প্রয়োজন, শুধুমাত্র পরিচালনা করার জন্য বার্ষিক £1,000-2,000 খরচ হয়।

LTO বিশেষ উল্লেখের দাবি রাখে। এটির দাম LFP এর চেয়ে তিনগুণ বেশি, তবে চরম ঠান্ডা পরিবেশে এটিই একমাত্র রসায়ন যা আমি পুরোপুরি বিশ্বাস করি। আমরা নুনাভুতের একজন মাইনিং ক্লায়েন্টের জন্য LTO প্যাক স্থাপন করেছি যা -40 ডিগ্রিতে কাজ করছে। তিন বছরে, ক্ষমতা হ্রাস 3% এর নিচে। ক্লায়েন্ট খরচের কারণে LTO প্রায় প্রত্যাখ্যান করেছে। এখন তারা আমাদের সবচেয়ে বিশ্বস্ত পুনরাবৃত্তি গ্রাহক.

ক্ষমতা নির্বাচন সমস্যা সম্পর্কে কেউ কথা বলে না

এটি জটিল হয়ে যায়।

280Ah বা 314Ah প্রিজম্যাটিক্সের মতো বড় ধারণক্ষমতার কোষগুলির প্রতি কিলোওয়াট প্রতি কম খরচ হয়। কিন্তু তাদের পৃষ্ঠ-থেকে-ভলিউম অনুপাত ছোট। দুটি ফলাফল: ভাল তাপ ধারণ, কিন্তু ঠান্ডা ভিজিয়ে থেকে ধীর উষ্ণতা।

আমরা একই প্রস্তুতকারকের থেকে 100Ah এবং 280Ah কোষ পরীক্ষা করেছি। -15 ডিগ্রী থেকে চার্জিং তাপমাত্রায় 100Ah সেলের জন্য 14 মিনিট এবং 280Ah সেলের জন্য 23 মিনিট সময় নেয়। প্রায় 10 মিনিটের পার্থক্য।

নির্ধারিত শিফট অপারেশনের জন্য, এই 10 মিনিট প্রিহিটিং দিয়ে পরিচালনা করা যেতে পারে। 30 মিনিট আগে হিটার চালু করুন। কিন্তু জরুরী লজিস্টিক বা অনিয়মিত প্রেরণের মতো চাহিদার অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য, এই পার্থক্যটি গুরুতর হয়ে ওঠে।

সহজ সিদ্ধান্ত কাঠামো:

আরও একটি জিনিস যা বেশিরভাগ লোকেরা মিস করে: একটি প্যাকের ছোট কোষ মানে আরও ভাল সেল-থেকে-সেলের সামঞ্জস্য এবং কম BMS ব্যালেন্সিং লোড৷ একজন ক্লায়েন্ট অর্থ বাঁচাতে 320Ah সেলের উপর জোর দিয়েছিলেন। ছয় মাস পরে, প্যাকের মধ্যে ভোল্টেজ ডিফারেনশিয়াল 50mV অতিক্রম করে এবং বিএমএস ক্রমাগত সতর্ক হয়। 100Ah কোষে স্যুইচ করা হয়েছে, সমস্যা অদৃশ্য হয়ে গেছে।

TCO বিশ্লেষণ: লিথিয়াম আসলে কখন ফেরত দেয়?

একটি 2024 প্রকল্প থেকে বাস্তব সংখ্যা। মিনেসোটা 3PL ক্লায়েন্ট, 32টি ফর্কলিফ্ট, মিশ্র পরিবেষ্টিত এবং রেফ্রিজারেটেড গুদাম। প্রথম বছরের প্রকৃত অপারেটিং খরচ:

বার্ষিক অপারেটিং খরচ তুলনা (প্রতি ইউনিট USD)

লিথিয়াম ক্রয় প্রিমিয়াম: প্রতি ইউনিট প্রায় $14,200। $1,870 বার্ষিক সঞ্চয়, স্ট্যাটিক পেব্যাক সময়কাল 7.6 বছর।

কিন্তু এই হিসাবের একটি ত্রুটি আছে।

কোল্ড স্টোরেজ পরিবেশে লিড-অ্যাসিড ব্যাটারি সাধারণত 3 থেকে 4 বছর স্থায়ী হয়, 5 বছরের নির্মাতারা দাবি করেন না। তিনটি কোল্ড স্টোরেজ ক্লায়েন্ট থেকে আমাদের ডেটা 3.8 বছর গড় প্রকৃত জীবনকাল দেখায়। সামঞ্জস্যপূর্ণ গণনা:

10-বছরের TCO তুলনা

কোল্ড স্টোরেজ লিথিয়ামের জন্য সবচেয়ে শক্তিশালী কেস দেখায় কারণ সীসা{0}}অ্যাসিড কম তাপমাত্রায় খুব দ্রুত হ্রাস পায়। আমি দেখেছি সবচেয়ে খারাপ ঘটনা: একটি -18 ডিগ্রী ফ্রিজারে একজন ক্লায়েন্টের লিড-অ্যাসিড ফর্কলিফ্ট ব্যাটারির ক্ষমতা 40% এ নেমে যাওয়ার আগে 18 মাস স্থায়ী হয়েছিল।

বিএমএস নির্বাচন: সবচেয়ে উপেক্ষিত সিদ্ধান্ত

সেই মিনেসোটা প্রকল্প বিএমএসের কারণে ব্যর্থ হয়েছে।

আমরা প্যাকের বিপরীত প্রান্তে অবস্থানরত শুধুমাত্র দুটি তাপমাত্রা সেন্সর সহ একটি কম খরচে চীনা BMS ব্যবহার করেছি। মধ্য কোষগুলি প্রান্তের চেয়ে 7-8 ডিগ্রি বেশি ঠান্ডা ছিল। BMS 5 ডিগ্রী রিড এবং চার্জিং অনুমোদিত। প্রকৃত মধ্য কোষের তাপমাত্রা ছিল -3 ডিগ্রি। এর বেশ কয়েক মাস পরে, মধ্য কোষের শেষ কোষের তুলনায় 15% কম ক্ষমতা ছিল।

আমার বর্তমান BMS প্রয়োজনীয়তা:

আমি অনেক সরবরাহকারীকে এই নির্দিষ্ট প্রশ্ন জিজ্ঞাসা করেছি। এক তৃতীয়াংশেরও কম লোক স্পষ্টভাবে উত্তর দিতে পারে। যারা উত্তর দিতে পারে না তারা আমার ব্যবসা পায় না।

ফিল্ড পারফরম্যান্স ডেটা

তিনটি প্রকল্প আমরা দুই বছরেরও বেশি সময় ধরে ট্র্যাক করেছি:

প্রকল্প A: মিনিয়াপলিস রেফ্রিজারেটেড গুদাম (-5 ডিগ্রি থেকে -25 ডিগ্রি)
পিটিসি হিটিং সহ 24টি এলএফপি প্যাক, 2022 মোতায়েন করা হয়েছে। দুই বছর পরে ক্ষমতা ধরে রাখা: 94.8%। দুটি ঠান্ডা-আবহাওয়ার ঘটনা ঘটেছে, উভয়ই অপারেটরদের প্রি-হিট পদ্ধতিগুলি এড়িয়ে যাওয়ার জন্য চিহ্নিত করা হয়েছে৷ সীসা-অ্যাসিড সহ সরঞ্জামের ব্যর্থতার হার 4.1% থেকে 0.3% এ নেমে এসেছে।

প্রজেক্ট বি: এডমন্টন আউটডোর লজিস্টিক ইয়ার্ড (+25 ডিগ্রি থেকে -35 ডিগ্রি)
তাপ পাম্প তাপ ব্যবস্থাপনা সহ 8 NMC প্যাক, 2023 মোতায়েন করা হয়েছে। শীতকালীন ব্যবহারযোগ্য ক্ষমতা: গ্রীষ্মের বেসলাইনের 78%। কোল্ড-শুরুতে ব্যর্থতা: শূন্য। গরম করার শক্তি খরচ: মোট থ্রুপুটের 4.2%। এই প্রকল্পটি চরম ঠান্ডায় তাপ পাম্প মান সম্পর্কে আমার দৃষ্টিভঙ্গি পরিবর্তন করেছে।

প্রজেক্ট সি: নুনাভুত মাইনিং অপারেশন (-10 ডিগ্রি থেকে -45 ডিগ্রি)
6টি LTO প্যাক, 2021 মোতায়েন করা হয়েছে। তিন বছর পর ক্ষমতা ধরে রাখা: 97.1%। তাপমাত্রা-সম্পর্কিত ঘটনা: শূন্য। 28 মাসে বিনিয়োগ পুনরুদ্ধার করা হয়েছে বনাম অনুমান করা 36 মাসের মধ্যে। ক্লায়েন্টের কথায়: "যদি আমি জানতাম যে এটি ভালভাবে কাজ করবে, আমি এক বছরে সবকিছু রূপান্তর করতাম।"

ইন্ডাস্ট্রি ফোরামের ইস্যুগুলো জানার মতো

ব্যবহারকারীরা আসলে কী সম্মুখীন হয় তা দেখতে আমি নিয়মিত ফর্কলিফ্ট্যাকশন ফোরাম এবং Reddit এর r/electric Vehicles ব্রাউজ করি। বেশ কয়েকটি বিষয় বারবার উপস্থিত হয়:

• SOC অনুমান অবিশ্বস্ত হয়ে ওঠে।LFP স্রাব বক্ররেখা সমতল, যা স্বাভাবিক অবস্থায়ও-চার্জের-আনুমানিক অবস্থাকে কঠিন করে তোলে। নিম্ন তাপমাত্রায়, অনুমান ত্রুটি 20% অতিক্রম করতে পারে। আমরা ক্লায়েন্টদের 25% চার্জে হঠাৎ শাটডাউন রিপোর্ট করেছি। সমাধান: ট্রেন অপারেটরদের বোঝার জন্য যে নিম্ন-তাপমাত্রা SOC রিডিং শুধুমাত্র অনুমান। বড় মার্জিন ছেড়ে দিন।
   
• চার্জ করার সময় দ্বিগুণ বা তিনগুণ হয়।জানুয়ারী 2024 শিকাগো পোলার ঘূর্ণি চলাকালীন, ইভি মালিকরা চার্জিং স্টেশনে ঘন্টার পর ঘন্টা অপেক্ষা করেছিলেন। সমস্যা চার্জার ছিল না. ব্যাটারি চার্জ গ্রহণ করার জন্য খুব ঠান্ডা ছিল. প্রিহিট করার ক্ষমতা অপরিহার্য, এবং অপারেটরদের অবশ্যই প্রি-হিট শুরু করার অভ্যাস গড়ে তুলতে হবে।
   
• BMS লজিক ব্র্যান্ডের মধ্যে নাটকীয়ভাবে পরিবর্তিত হয়।টেসলা প্রিহিটিং প্রায় 15 মিনিট সময় নেয়। কিছু ব্র্যান্ডের জন্য 40 মিনিটের বেশি সময় লাগে। সংগ্রহের সময় সর্বদা সরবরাহকারীদের ঠান্ডা-ভেজানোর--তৈরি সময়ের জন্য জিজ্ঞাসা করুন৷

2025 সালে প্রযুক্তিগত প্রবণতা দেখার মতো

সলিড-স্টেট ব্যাটারি তরল ইলেক্ট্রোলাইট সিস্টেমের তুলনায় কম তাপমাত্রায় অনেক ভালো পারফর্ম করে কারণ কঠিন ইলেক্ট্রোলাইট ঠান্ডা অবস্থায় ঘন বা জমে না। কোয়ান্টামস্কেপ -30 ডিগ্রি পরীক্ষার ডেটা প্রকাশ করেছে যা আশাব্যঞ্জক দেখাচ্ছে, তবে ভলিউম উত্পাদন কয়েক বছর দূরে রয়েছে।

আরও অবিলম্বে প্রাসঙ্গিক: নিম্ন-তাপমাত্রা ইলেক্ট্রোলাইট বিকাশ। Asahi Kasei এই বছর একটি acetonitrile-ভিত্তিক ইলেক্ট্রোলাইটের বাণিজ্যিকীকরণ করছে, উচ্চ পাওয়ার আউটপুট দাবি করছে -40 ডিগ্রি। যদি এটি উত্পাদন স্কেলে বিতরণ করে, ঠান্ডা-অঞ্চলের অ্যাপ্লিকেশনগুলি উল্লেখযোগ্যভাবে উপকৃত হয়।

স্বয়ং - গরম করার ব্যাটারিগুলি এখন $1.2 বিলিয়ন ছাড়িয়ে বাজারের প্রতিনিধিত্ব করে৷ এই ব্যাটারিগুলি গরম করার উপাদানগুলিকে সরাসরি কোষের কাঠামোতে একীভূত করে, বহিরাগত PTC সিস্টেমের তুলনায় অনেক বেশি গরম করার দক্ষতা অর্জন করে।

ক্লোজিং থটস

লিথিয়াম ব্যাটারি একেবারে ঠান্ডা পরিবেশে কাজ করতে পারে। কিন্তু সফল স্থাপনার জন্য নাতিশীতোষ্ণ-জলবায়ু অ্যাপ্লিকেশনের চেয়ে আরও সতর্ক নির্বাচন এবং আরও সুশৃঙ্খল অপারেটিং পদ্ধতির প্রয়োজন।

আমার সুপারিশ:

যেকোনো ঠান্ডা-জলবায়ু স্থাপন: চাহিদা ব্যাচ-নির্দিষ্ট পরীক্ষার ডেটা। জেনেরিক স্পেসিফিকেশনের উপর নির্ভর করবেন না।

আমরা প্রায় এক দশক ধরে পলিনোভেলে এটি করছি। আপনার যদি আলোচনা করার জন্য একটি নির্দিষ্ট অ্যাপ্লিকেশন থাকে তবে আমাদের ইঞ্জিনিয়ারিং টিমের সাথে যোগাযোগ করুন। আমরা আপনার প্রকৃত অপারেটিং অবস্থার উপর ভিত্তি করে সুপারিশ প্রদান করতে পারেন.