Что такое холодное хранение?

Этот вопрос мне задали на выставке в прошлом году. Парень из европейского интегратора ESS хотел знать, почему его поставщик взимает дополнительную плату за «логистику холодовой цепи». Он думал, что это мошенничество. Это не так.

Литиевые элементы разлагаются, когда лежат на полке. Чем жарче на складе, тем быстрее они теряют вместимость. Это немалый эффект. Я видел данные испытаний от производителя элементов, показывающие потерю емкости на 2-3% в течение шести месяцев при 35 градусах по сравнению, возможно, с половиной процента при 20 градусах. Клетки даже не использовались. Просто сидел там.

Холодное хранение — это именно то, на что это похоже. Вы помещаете элементы на склад с-контролируемой температурой, поддерживаете ее где-то около 15–25 градусов и контролируете влажность. Побочные реакции внутри клетки замедляются. Слой SEI растет медленнее. Вы теряете меньше лития.

После лета 2022 года в Китае никто не спорит о том, имеет ли значение холодильное хранение. В Восточном Китае в течение нескольких недель температура поднималась до 40 градусов. Я слышал от кого-то из производителя аккумуляторов в Цзянсу, что нескольким поставщикам аккумуляторов пришлось списать запасы, поскольку аккумуляторы вышли из хранилища с заметно меньшей емкостью, чем указано в спецификации. Я не могу сказать, является ли эта история преувеличением, но время совпадает с тем, когда модернизация холодильных хранилищ начала появляться в планах капиталовложений каждого.

Cold Storage

Вы не можете просто бросить элементы в холодное хранилище при любом уровне заряда. Полный заряд вреден для катода. Слоистая оксидная структура в NMC с высоким-никелем не любит находиться при напряжении 4,2 В в течение нескольких месяцев. Кое-что о необратимых фазовых изменениях. Я не ученый-материаловед, поэтому не буду притворяться, что полностью понимаю механизм, но результатом является измеримая потеря мощности.

Пустые ячейки еще хуже. Если напряжение падает слишком низко, медный токосъемник начинает растворяться. Вы заряжаете аккумулятор, и медь откладывается там, где не должна. Внутреннее сопротивление возрастает. Иногда ячейка просто выходит из строя.

Оптимальное значение находится где-то между 30% и 50% SOC. BYD, очевидно, требует 40% плюс-минус 5% для хранения ячеек Blade. Я не видел сам документ, но несколько человек упомянули этот номер. LFP сложен, потому что кривая напряжения очень плоская. Трудно точно определить, какой у вас SOC, просто измерив напряжение. Некоторые производители перед хранением выполняют полный цикл зарядки-разрядки просто для калибровки.

Cold Storage

LFP переносит холод лучше, чем тройной. В таблице данных Gotion указана температура хранения до минус 20 градусов. NCA и NCM с высоким-никелем более требовательны. Для ячеек Samsung SDI NCA требуется 15-25 градусов, если я правильно помню спецификацию. Если температура опустится ниже 10 градусов, электролит станет слишком вязким. Видимо, влияет на качество пласта.

У SVOLT еще более жесткие требования к коротким-ножевым элементам. Что-то около 18-23 градусов с допуском всего 2 градуса в любом случае. Непросто обслуживать его круглый год-на юге Китая, где летом температура на улице достигает 40°С. Компрессоры работают безостановочно. Счета за электроэнергию становятся ужасными. Один оператор склада, с которым я разговаривал, сказал, что его счет за электроэнергию в июле составил более 100 000 юаней, и это считается нормальным для объекта среднего размера.

Некоторые производители незаметно снижают верхний предел до 28 градусов в разгар лета. Затем перед отправкой они проводят дополнительный скрининг OCV, чтобы выявить клетки, которые слишком сильно деградировали. Не идеально, но экономика такая, какая она есть.

Переместите холодную камеру в теплое помещение, и на поверхности конденсируется вода. Все это знают. Не все понимают, насколько это важно для карманных клеток. Вода на алюминиевой ламинированной пленке – это не просто косметическая проблема. Он попадает в сварные швы. Вызывает окисление. В плохих случаях влага проникает через термосварку и вступает в реакцию с электролитом.

Правильный способ справиться с этим — создать буферную зону. Клетки находятся в помещении с промежуточной температурой в течение четырех-шести часов, прежде чем перемещаться в производственный цех. Температуры постепенно выравниваются. Никакого конденсата.

Меньшие операции пропускают этот шаг. Я посетил один цех по сборке упаковок, где они перетаскивали элементы прямо из 5-градусного холодильника в 30-градусный цех. Середина августа. Поверхность каждой клетки была влажной. Руководитель производства признал, что в этом месяце процент брака при сварке модулей был очень высоким. Он обвинил сварочное оборудование. У меня была своя теория.

Шесть месяцев – это общий предел. После этого нужно пройти повторный тест. OCV, IR, мощность, весь набор. Ячейки, которые выходят из строя, понижаются до уровня или утилизируются. Предположительно, EVE требует, чтобы клетки, хранившиеся более девяти месяцев, были отправлены на завод для повторной-перестройки. Я не подтвердил это напрямую, но это пришло от человека, который мог знать.

Это стало настоящей головной болью, когда в конце 2023 года рынок ESS замедлился. У интеграторов были запасы, которые они не могли переместить. Проекты продолжали откладываться. К тому времени, когда сделки наконец закрылись, ячейки превысили свой срок хранения. Это сигнал о многомесячных спорах между интеграторами и поставщиками ячеек о том, чья это проблема. Контракты на закупку теперь часто включают положение, требующее, чтобы элементы были изготовлены в течение 60 или 90 дней с момента поставки. Урок усвоен.

Cold Storage

Стандартные складские спринклеры плохо справляются с возгоранием литиевых батарей. Вода, попадающая в клетку при тепловом побеге, может усугубить ситуацию. Генерирует водород. В настоящее время предпочтительными системами являются перфторгексанон или мелкодисперсный водяной туман, но установка с перфторгексаноном стоит миллионы юаней. Многие склады не могут оправдать такие затраты.

Страхование стало большим ограничением. CPIC и Ping An подняли тарифы на хранение литиевых батарей примерно с 2024 года. Насколько я слышал, в три-четыре раза больше, чем платит обычный склад. Некоторые страховщики вообще не будут трогать эти проекты. Без страховки, удачи в получении банковского финансирования. Все, что ниже по течению, застревает.

Во время хранения элементы нуждаются в периодической проверке напряжения. Нормальный саморазряд- составляет несколько милливольт в месяц. Если вы видите, что напряжение в ячейке падает на 15 мВ или более, вероятно, что-то не так внутри. Микрокороткое замыкание скорее всего. Вытащите его и разберитесь с ним отдельно.

Европейские клиенты хотят видеть журналы температуры за весь период хранения. Некоторые склады прикрепляют регистраторы данных к каждому поддону, который перевозится вместе с грузом. Клиент извлекает данные при получении. Одно отклонение от--спецификации в этом журнале, и они могут отклонить всю партию. Это случилось с грузоотправителем, которого я знаю. Сорок-футовый контейнер развернулся в порту.

ФИФО должен быть простым. Первым пришел, первым вышел. На практике водители погрузчиков берут любой поддон, до которого легче всего дотянуться. Вещи в задней части стеллажа лежат там месяцами, пока кто-нибудь не заметит. Системы MES помогут, если они у вас есть. Многие склады по-прежнему используют электронные таблицы и надеются на лучшее.