Vad är kylförvaring?

Jag fick den här frågan på en mässa förra året. En kille från en europeisk ESS-integratör ville veta varför hans leverantör tog extra betalt för "köldkedjelogistik". Han trodde att det var en bluff. Det var det inte.

Litiumceller bryts ned när de sitter på en hylla. Ju varmare lagret är, desto snabbare tappar de kapacitet. Detta är ingen liten effekt. Jag har sett testdata från en celltillverkare som visar 2-3% kapacitetsförlust under sex månader vid 35 grader mot kanske en halv procent vid 20 grader. Cellerna användes inte ens. Sitter bara där.

Kylförvaring är precis vad det låter som. Du placerar cellerna i ett temperaturkontrollerat-lager, håller det någonstans runt 15-25 grader och kontrollerar luftfuktigheten. Sidereaktionerna inuti cellen saktar ner. SEI-skiktet växer långsammare. Du förlorar mindre litium.

Efter sommaren 2022 är det ingen i Kina som bråkar om huruvida kylförvaring spelar någon roll. Östra Kina nådde 40 grader i veckor. Jag hörde från någon på en förpackningstillverkare i Jiangsu att ett par cellleverantörer var tvungna att skriva av lager eftersom cellerna kom ut ur lagringen med märkbart lägre kapacitet än spec. Om den historien är överdriven kan jag inte säga, men timingen stämmer överens med när uppgraderingar av kylförvaring började dyka upp i allas investeringsplaner.

Cold Storage

Du kan inte bara slänga celler i kylförvaring när som helst. Full laddning är dåligt för katoden. Den skiktade oxidstrukturen i hög-nickel NMC gillar inte att sitta på 4,2V i månader. Något om irreversibla fasförändringar. Jag är ingen materialvetare, så jag kommer inte att låtsas att jag förstår mekanismen helt, men resultatet är mätbar kapacitetsförlust.

Tomma celler är värre. Om spänningen sjunker för lågt börjar kopparströmkollektorn lösas upp. Du laddar upp cellen igen och kopparavlagringarna någonstans den inte borde. Det inre motståndet ökar. Ibland misslyckas cellen helt enkelt.

Sweet spot är någonstans mellan 30 % och 50 % SOC. BYD kräver tydligen 40 % plus eller minus 5 % för bladceller som ska lagras. Jag har inte sett det faktiska dokumentet men flera personer har nämnt detta nummer. LFP är knepigt eftersom spänningskurvan är så platt. Svårt att veta exakt vilken SOC du befinner dig på bara från att mäta spänning. Vissa tillverkare gör en full laddning-urladdningscykel före lagring bara för att kalibrera.

Cold Storage

LFP klarar kyla bättre än ternär. Gotion listar lagringstemperatur ner till minus 20 grader på deras datablad. NCA och NCM med hög-nickel är mer kräsna. Samsung SDI NCA-celler vill ha 15-25 grader om jag minns specen rätt. Gå under 10 grader och elektrolyten blir för trögflytande. Påverkar bildningskvaliteten tydligen.

SVOLT har ännu hårdare krav på sina korta-bladceller. Något runt 18-23 grader med bara 2 graders tolerans åt båda hållen. Inte lätt att underhålla året-om i södra Kina där utomhustemperaturerna når 40 på sommaren. Kompressorerna går oavbrutet. Elräkningarna blir fula. En lageroperatör jag pratade med sa att deras elräkning i juli var över 100 000 RMB och det ansågs normalt för en medelstor anläggning.

Vissa tillverkare slappnar tyst av den övre gränsen till 28 grader under högsommaren. Sedan kör de en extra OCV-skärm innan de skickas för att fånga upp eventuella celler som degraderats för mycket. Inte idealiskt men ekonomin är vad den är.

Flytta en kall cell till ett varmt rum och vatten kondenserar på ytan. Alla vet detta. Vad inte alla inser är hur mycket detta betyder för påsceller. Vatten på aluminiumlaminatfilmen är inte bara en kosmetisk fråga. Det kommer in i fliksvetsarna. Orsakar oxidation. I dåliga fall tränger sig fukt genom värmeförseglingen och reagerar med elektrolyten.

Det korrekta sättet att hantera detta är en buffertzon. Cellerna sitter i ett rum med mellantemperatur i fyra till sex timmar innan de flyttar till produktionsgolvet. Temperaturerna utjämnas gradvis. Ingen kondens.

Mindre operationer hoppar över detta steg. Jag besökte en packmonteringsbutik där de drog celler direkt från en 5 graders kylare till en 30 graders verkstad. Mitten av augusti. Varje cellyta var blöt. Produktionschefen medgav att deras modulsvetsavvisningsfrekvens var hög den månaden. Han skyllde på svetsutrustningen. Jag hade min egen teori.

Sex månader är den vanliga gränsen. Efter det måste du testa igen. OCV, IR, kapacitet, hela sviten. Celler som misslyckas nedgraderas eller skrotas. EVE kräver förmodligen att celler lagras längre än nio månader för att gå tillbaka till fabriken för om-gradering. Jag har inte bekräftat detta direkt men det kom från någon som skulle veta.

Detta blev en riktig huvudvärk när ESS-marknaden mattades av i slutet av 2023. Integratörer satt på lager som de inte kunde flytta. Projekten blev hela tiden försenade. När affärerna slutligen stängdes hade cellerna överskridit sitt lagringsfönster. Cue månader av argument mellan integratörer och cellleverantörer om vems problem detta var. Köpekontrakt inkluderar nu ofta språk som kräver att celler tillverkas inom 60 eller 90 dagar efter leverans. Lärdom lärd.

Cold Storage

Vanliga lagersprinklers fungerar inte bra på litiumbatteribränder. Vatten som träffar en cell i termisk flykt kan göra saken värre. Genererar väte. De föredragna systemen är nu perfluorhexanon eller fin vattendimma, men en perfluorhexanon-installation kostar miljontals RMB. Många lager kan inte motivera dessa utgifter.

Försäkringar har blivit den största begränsningen. CPIC och Ping An höjde båda priserna för lagring av litiumbatterier från och med 2024. Tre till fyra gånger vad ett normalt lager betalar, vad jag har hört. Vissa försäkringsbolag kommer inte att röra dessa projekt alls. Utan försäkringsskydd, lycka till att få bankfinansiering. Allt nedströms fastnar.

Celler behöver regelbundna spänningskontroller under lagring. Normal självurladdning är några millivolt per månad. Om du ser en cell sjunka 15mV eller mer, är något troligen fel internt. Troligtvis mikrokortslutning. Dra ut den och hantera den separat.

Europeiska kunder vill se temperaturloggar för hela lagringsperioden. Vissa lager ansluter dataloggare till varje pall som följer med försändelsen. Kunden hämtar data vid mottagandet. En ut-av-specifik utflykt i den loggen och de kan avvisa hela partiet. Har hänt en avsändare jag känner. Fyrtio-fotscontainer vände vid hamnen.

FIFO ska vara enkelt. Först in, först ut. I praktiken tar truckförare tag i den pall som är lättast att nå. Sakerna på baksidan av hyllan sitter där i månader tills någon märker det. MES-system hjälper om du har dem. Många lager körs fortfarande på kalkylblad och hoppas på det bästa.