在不间断电源使用锂电池

 

　　在过去的几年时间里，很多制造商已经开始开发适用于不间断电源应用的锂电池解决方案。不间断电源应用中使用的锂电池化学物质有磷酸铁锂(Li FePO4，简称“LFP” )、锰酸锂(L iMnO2，简称“LMO”)和镍锰钴(LiNiMnCoO2，简称“NMC”)。还有的不间断电源电池使用LMO/NMC混合来提高性能。

 

　　锂电池的优势

 

　　——可靠性和可用性增加

 

　　符合不间断电源应用条件的锂电池制造商利用改进的电池设计、优质材料和更好的制造方法。由于寿命更长，维护要求更低，锂电池在关键任务环境中的故障极其罕见。

 

　　此外，所有锂电池都包括一个内置的电池管理系统(BMS)，该系统为每个电池单元提供故障监测、电池平衡和功率优化功能。电池管理系统有助于最大限度地延长电池寿命，减少停机时间。

 

　　——寿命更长

 

　　锂电池的设计寿命通常为8-10年，这意味着它与中小不间断电源(UPS)的寿命相同。当阀控式铅酸电池达到80%的容量(寿命末期)时，锂电池的容量仍为93%。

 

　　这就避免了更换电池的麻烦，锂电池不必每3-5年更换一次，能够节省大量成本。此外，与阀控式铅酸电池相比，锂电池可以充满电并储存更长时间，对电池寿命的影响极小。

 

　　——重量较低

 

　　锂电池比铅酸电池轻60%左右。这使得电池更容易运输和在偏远设施中的安装。

 

　　——占地面积更小

 

　　锂电池的占地面积比铅酸电池少70%。可为任何现场或远程设施以节省空间，进行重新配置部署，增加IT服务器和网络设备的可用架构空间。

 

　　——能量密度和功率密度更高

 

　　锂电池具有更高的能量密度(Wh/kg或瓦时/千克)和功率密度(W/kg或瓦时/千克)。它们提供的能量与铅酸电池相同，但体积更小，重量更轻。

 

　　——适应更高的温度

 

　　不间断电源用锂电池的设计温度比铅酸电池高，因此较高的温度对电池的影响较小。大多数锂电池可以在30℃的温度下工作，比铅酸电池高近10℃，而且不会老化或缩短日历寿命。如此便可升高数据中心或远程服务器机房的室温，减少冷却能源的使用来降低冷却成本。

 

　　——充电更快

 

　　对于架构型系统而言，锂电池通常可以在不到2小时的时间内充电到90%的容量，而阀控式铅酸电池可能需要4小时以上才能达到相同的容量，充满电需要24小时。如果数据中心连续几次断电，锂电池可以快速充电，为每次断电提供备用电源。

 

　　运行成本低=总拥有成本低

 

　　锂电池的高初始成本是其应用于不间断电源的一个障碍。但在过去的五年里，这一成本已大幅降低。如今，用于边缘数据中心的锂电池系统的初始资本投资平均是用于这些设施的阀控式铅酸电池系统成本的1.75倍至2.25倍。随着锂电池在数据中心的广泛使用，预计未来十年价格还会进一步下降。

 

　　与阀控式铅酸电池相比，锂电池可为数据中心所有者长期节省运行成本，从而降低总拥有成本。如前所述，锂电池的设计寿命估计为8-10年，可能与不间断电源相同。这便可以免除每3-5年更换一次铅酸电池的成本，以及在远程数据中心更换阀控式铅酸电池所需的运输、行程和人工成本。

 

　　锂电池安全吗?

 

　　安全。不间断电源应用中使用的锂电池配备电池管理系统，可监测电池单元的关键参数(如温度、电压和电流)，确保系统在整个寿命周期内安全可靠地运行。所有类型的电池都容易受到热逸散的影响。当电池内部的化学物质达到超过其散热能力的高温时，就会导致热失控，从而发生故障。

 

　　但不间断电源应用中使用的锂化学物质，热失控温度高于200℃ 。出于对寿命的考虑，大多数锂电池的过温保护点限制在70℃ 以内。当电池达到该温度极限时，电池管理系统将自动断开电池与不间断电源负载或充电器的连接。也就是说，在电池达到热失控温度之前，电池管理系统会在低阈值下断开电池。

 

　　当今领先的电池制造商针对不间断电源系统制造出了高质量的锂电池，电池设计和包装可进一步保障电池持久耐用。电池包括安全保险丝、过充电保护和硬化材料层。大多数锂电池都是按照UL和其他适用的安全标准制造的。