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磷酸铁锂锂电池在数据中心中的应用探讨

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-01-27 1:14:01 * 浏览: 57
作为能量存储设备,电池是数据中心不间断电源系统的重要组成部分。与工业上长期广泛使用的铅酸电池相比,磷酸铁锂电池在储能特性,循环寿命,高温适应性和环境保护方面显示出无与伦比的优势。磷酸铁锂电池可以用于数据中心吗?它们应如何在数据中心中使用?针对上述技术问题,本文介绍了备用电池组的性能要求和磷酸铁锂电池的特性,并介绍了其在网络信息通信和数据中心中的用途。应用前景和推广与试验中应注意的问题。引言1引言自锂电池问世以来,锂电池一直主要用作动力电池,因此从动力电池的角度考虑了许多工作特性和指标要求。自2006年起,由集团电力中心领导的中国电信一直在跟踪和研究用作通信电源的备用备用电池的磷酸铁锂电池,并已在通信网络电源设备中实现了现场应用。从那时起,它就在通讯网络甚至数据中推出了备用锂电池。探索中央供电保障的实际应用。近年来,随着材料技术的发展和人们对磷酸铁锂电池设计,制造,测试和使用要求的了解,生产成本,节能和环保要求不断加深。减少排放量,尤其是在2011年。监管铅酸电池生产的各种国家原因推动了备用磷酸铁锂电池产业的快速发展,应用规模不断扩大。但是,对于备用磷酸铁锂电池的一些基本要求尚未明确定义。人们对锂电池的认识存在分歧,给锂电池的发展和推广带来了困难。为了规范备用磷酸铁,锂电池在数据中心的应用促进了行业的健康发展。必须尽快统一认识,确定备用锂电池的基本原理和相关技术要求。 2锂电池的基本条件和特点(1)锂电池的分类锂电池可大致分为两类:锂金属电池和锂离子电池。 ①锂金属电池通常是使用二氧化锰作为正极材料,金属锂或其合金金属作为负极材料,并使用非水电解液的电池。锂金属电池的放电反应为:Li + MnO2 = LiMnO2。第五代可充电锂金属电池诞生于1996年。其安全性,比容量,自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。由于其自身的高技术要求,在一些国家中只有少数公司在生产这种锂金属电池。 ②锂离子电池不含金属锂,可以充电。锂离子电池通常是使用锂合金金属氧化物作为正极材料,石墨作为负极材料以及非水电解质的电池。正极上的反应是LiCoO2 == Li(1-x)CoO2 + XLi ++ Xe-(电子)。负极上的反应为6C + XLi ++ Xe- = LixC6。可充电电池的总反应为LiCoO2 + 6C。 = Li(1-x)CoO2 + LixC6锂离子电池分为液态锂离子电池(LiquiizedLithiumIonBattery,缩写为LIB)和聚合物锂离子电池(PolymerLithiumIonBattery)PLB)或塑料锂电池离子电池(简称PLB)。它们之间的主要区别是电解质。液态锂离子电池使用液态电解质,而聚合物锂离子电池则被固态聚合物电解质所取代。该聚合物可以是“干燥的”或“胶体的”。是的,他们中的大多数目前使用聚合物凝胶电解质。锂离子电池根据不同的正极材料,可以将钴酸锂,锰酸锂,三元材料和磷酸铁锂分为。电池的工作原理基本相同。目前,在中国使用最广泛的磷酸铁锂电池是备用电池之一。 (2)备用电池组的性能要求。电池组的能量存储有两个主要目的:用于电源的能量存储和备用能量存储。数据中心不间断电源系统中使用的电池组是备用能量存储电池组。与蓄能电池的不同之处在于,备用蓄能电池仅在市电停电或电源设备故障等紧急情况下工作,在市电正常时不需要。因此,电池组的可用性至关重要。就像消防车一样,普通卡车甚至手推车都可以用作消防车,大城市中数以千万计的专业消防车也可以用作消防车。实际上,人们更加关注它的可用性能。 。由于所谓的“数千名士兵短期内被抬高”,如果在关键时刻需要电池放电时,它会失效,那么就无需配置备用电池组。对于备用电池组的性能要求,通常可以考虑以下几个方面:-安全特性:例如电池使用的安全性,电源可用性等。能量-能源特性:例如比容量和比能量— —工作特性:如循环寿命,工作电压平台,阻抗,电荷保持率等,适应性:—适应性:如高温性能,低温性能,耐振动和冲击性能,安全性能等。,配套—支撑特性:主要指和使用电气设备的支撑能力是好是坏,例如尺寸适应性,快速充电和脉冲放电。 (3)磷酸铁锂电池的优点与普通铅酸电池和其他电池相比,磷酸铁锂电池具有以下优点:良好的能量特性。磷酸锂铁电池具有高的比容量和比能量,并且具有高的存储能量密度。如图2所示。②使用寿命长。根据YD / T2344.1-2011“通信部分磷酸铁锂电池组1:集成电池组”的要求,磷酸锂铁电池组的循环寿命应不少于1000次。实验数据表明,其使用寿命可以达到6年以上。在1C(100%DOD)下有10,000次充电和放电的记录。根据YD / T799-2010“通信阀控制的密封铅酸蓄电池”,铅酸蓄电池的寿命是通过循环耐久性试验测量的,仅需不少于400次。 ③额定电压高。磷酸锂铁电池组的标称工作电压为3.2V。对于铅酸电池,串联连接形成电池组的电池数量减少了约30%。 ④具有大功率承载能力。其中,电动汽车用磷酸铁锂电池可达到15C-30C的充放电能力,从而有利于高强度启动加速。 ⑤自放电率低。这是磷酸铁锂电池的最突出的优点之一,它通常可以达到小于1%/月,小于镍氢电池的1/20。根据YD / T2344.1-2011“通信部分的磷酸铁锂电池组1:集成电池组”的要求,在25°C±2°的环境温度下充满电后,电池组将保持打开状态C天后,再用1.0I10A电流放电至终止电压,电池组容量应不小于额定容量的95%。 ⑥重量轻。在相同体积下,重量约为铅酸电池的1 / 6-1 /5。强对高温的强适应性。可以在高达60°C的环境中使用。经过处理后,也可以在-45℃下使用。 ⑧绿色。磷酸锂铁电池的正极是具有橄榄石晶体结构的磷酸锂铁材料。铝箔通过粘合剂,负极是通过粘合剂连接到铜箔的石墨材料,电解质是六氟磷酸锂,并且在正极和负极之间使用隔离膜。聚乙烯或聚丙烯和聚乙烯复合隔板或陶瓷隔板对人体无害,属于环保电池。不论生产,使用和报废,它都不包含或产生任何有毒有害的重金属元素和物质,例如铅,汞和镉。 (4)备用磷酸铁锂电池组的可用性分析根据数据中心供电保障的特点和备用电池组的要求,我们可以设置铅酸电池和磷酸铁锂电池的可靠性模型,如图3所示。 。如图3(a)所示,在不间断电源技术中,铅酸电池通常用作裸电池。铅酸电池组的充电和放电通过开关电源或UPS进行。即使将某些电池单元添加到电池组或连接到动态环形监控系统,它们通常也仅“被监控但不受控制”,即使这些监控设备存在问题,也不会影响电池的输出。铅酸电池组。铅酸电池可视为化学动力源,其可靠性R通常高于电子动力设备。对于磷酸铁锂电池组,由于其固有的缺点例如稠度差,因此需要采取保护措施,例如电池充电和放电过程的管理以及相关的管理控制。因此,电池管理系统(BMS)或相关功能是必不可少的,并成为电池组的必要组成部分。理论分析表明,该结构等效于串联在裸电池后面的BMS,即串联的化学电源和电子电源设备,如图3b)所示。其可靠性为R1×R2。因为R1≤1且R2≤R1,所以即使磷酸铁锂电池本身的可靠性与铅酸电池的可靠性相同,R1×R2≤R,也可以得出锂铁的可靠性的结论。磷酸盐电池电量低。用于铅酸电池。实际使用情况也是如此。 3磷酸铁锂电池在数据中心的应用应加强磷酸铁锂电池在数据中心的应用,避免出现弊端,充分发挥其优势(循环寿命长,耐高温,体积能量密度大等优点),并避免缺点(价格高,可用性低),安全性差等)。 (1)应继续使用备用磷酸铁锂电池作为铅酸电池的补充。铅酸电池用作化学二次电池。他们已经存在了100多年。它们具有安全性和低成本等优点,并且经历了多年的发展。尽管已进行了改进,但基本原理和结构并没有太大变化。尽管它在体积和重量方面有很多限制,但在生产和使用过程中也有很多嘲笑,但人们不能放弃。近年来,铅酸电池仍占二次化学电池总数的60%至65%(在数据中心系统中几乎占100%)。预计铅酸电池将在二次化学中保持10年或更长时间非常有竞争力的电池。 “存在就是真理!”一个传统的电力电子产品,如果没有更好的替代品,可以在世界上长期持久地生存下去,就必须具有其存在的价值,并且不容易被替代。相比之下,锂电池技术虽然有很多优点,但是毕竟它还很短,并且测试需要时间。备用磷酸铁锂电池仅在通信网络中应用了几年,其在数据中心的应用仍在测试和讨论中。仍然有许多问题需要进一步探讨和解决。从这个角度出发,用磷酸铁锂电池完全替代铅酸电池是不现实的,放弃使用铅酸电池是不切实际的。ID电池,至少在备用能量存储方面。因此,与铅酸电池相比,磷酸铁锂电池应作为“补充”。应在能充分发挥磷酸铁锂电池特性的地方应用,即利用磷酸铁锂电池的优点来补充铅酸电池的不足。我们应充分探索磷酸铁锂电池的优势以及后备电池信息通信和数据中心的不同需求,并找到并查明磷酸铁锂电池在补充铅酸电池方面的突破。 (2)发挥优势,合理选择锂电池的应用环境。