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選擇UPS電源鋰電池的時(shí)候要考慮的因素

2023-04-14 15:26 1863次瀏覽 來(lái)源:

  安全性


  LFP電池具有比NMC電池更安全的陰極材料,并且不會(huì )在更高的溫度下退化。實(shí)際上,LFP電池提供了最佳的熱穩定性和化學(xué)穩定性,因此比NMC電池具有更高的安全性。LFP電池只會(huì )在195℃時(shí)進(jìn)入熱失控狀態(tài),并在熱失控期間釋放最少的能量。典型的NMC電池可以進(jìn)入低至170℃的熱失控狀態(tài),將會(huì )釋放更多能量并有可能起火燃燒。雖然各種鋰離子電池都是安全的,但LFP電池是最安全的鋰離子電池產(chǎn)品之一。


  溫度和排放


  一般來(lái)說(shuō),UPS有兩種典型的使用模型。第一種應用是當數據中心運營(yíng)商計劃在5到10分鐘的時(shí)間間隔內使用UPS電源時(shí),特別是從斷電到備用發(fā)電機啟動(dòng)的過(guò)渡時(shí)期。在這種情況下,UPS以非常高的速率提供所有可用能量。第二種應用是當數據中心運營(yíng)商計劃使用UPS提供1到8小時(shí)的放電,并希望避免啟動(dòng)備用發(fā)電機。


  LFP電池的內部阻抗非常低,能夠以非常高的速率放電而不會(huì )產(chǎn)生太多熱量。NMC電池的內部阻抗比LFP電池高約10倍,并且在以與LFP電池相同的速率放電時(shí)會(huì )在內部產(chǎn)生更多熱量。例如,48V、50A的NMC電池(2400Wh)可以提供約50~100A的放電電流,而類(lèi)似尺寸的LFP電池可以提供約500~1000A的放電電流。電力輸送是UPS電源中的一個(gè)關(guān)鍵指標。為了提供特定的電流曲線(xiàn),可能需要并聯(lián)多塊NMC電池才能達到所需的電流,而一塊LFP電池就可能提供所需的電流??紤]到特定的空間限制,這意味著(zhù)NMC電池更適合可以在較長(cháng)的放電期間(即1h50A)內承受較低電流傳輸的應用,而LFP電池還可以在較短的時(shí)間內提供較高的電流傳輸放電時(shí)間(即10min內300A)。UPS運行時(shí)間的預期是選擇電池的關(guān)鍵因素。


  被動(dòng)或主動(dòng)冷卻


  在機架式UPS市場(chǎng)中,UPS的熱管理有多種選擇,從被動(dòng)冷卻(無(wú)風(fēng)扇)到主動(dòng)冷卻(持續運行的風(fēng)扇)再到動(dòng)態(tài)主動(dòng)冷卻(變速風(fēng)扇驅動(dòng))來(lái)管理電池溫度。影響鋰離子電池壽命的第三個(gè)因素是環(huán)境溫度。鋰離子電池可以在-20℃至60℃安全運行,但最大限度延長(cháng)電池壽命的最佳溫度范圍是10℃到30℃。大電流放電會(huì )在電池內部產(chǎn)生熱量,但穩定的溫度環(huán)境可以最大限度地延長(cháng)電池的壽命。


  需要注意的是,基于NMC電池的化學(xué)成分和更高的阻抗,與LFP電池相比,它們在放電時(shí)會(huì )產(chǎn)生更多的熱量。鑒于冷卻散熱是數據中心內的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題,LFP電池的化學(xué)成分確實(shí)使其在氣候控制環(huán)境中具有優(yōu)勢。


  主動(dòng)冷卻的優(yōu)勢


  在通常情況下,通過(guò)引入風(fēng)扇和熱調節來(lái)增加產(chǎn)品的復雜性可被視為缺點(diǎn),但也有一些優(yōu)點(diǎn)。在沒(méi)有氣候控制的應用中,機柜的溫度范圍可以從非常寒冷和干燥到非常溫暖和潮濕。電池體積很大并且很重。在采用被動(dòng)冷卻措施的電池中,在熱失控事件中,電池的內部溫度比外部上升得更快,從而產(chǎn)生熱點(diǎn)并限制可用的放電電流量。這也會(huì )使電池組的電池過(guò)早老化。在放電或充電事件期間,主動(dòng)冷卻電池可以更好地去除電池熱量。與等效的被動(dòng)冷卻電池相比,主動(dòng)冷卻技術(shù)還可以支持電池更高的充電電池和放電電流。


  這也可能帶來(lái)冷凝的挑戰。在早上,來(lái)自環(huán)境的潮濕空氣可能會(huì )進(jìn)入機柜并接觸到電池。由于溫差,這種潮濕的空氣可能會(huì )將水冷凝到電池內部的敏感電子設備上。隨著(zhù)時(shí)間的推移,電子設備上的冷凝可能會(huì )改變電池的功能或損壞電池組件。主動(dòng)冷卻還具有保持電子設備溫度與空氣溫度相同的優(yōu)點(diǎn),從而防止冷凝。


  總之,市場(chǎng)上有許多機架式UPS。在選擇UPS制造商或型號之前,應該了解這些設備的功率,以評估在電力中斷期間維持運行所需的功率、所需的運行時(shí)間、確定將要運行的環(huán)境以及確定熱量起到的作用有了這些數據,可以評估鋰離子電池化學(xué)特性、被動(dòng)和主動(dòng)冷卻特性以及可用解決方案提供的關(guān)鍵特性。一旦將這些功能納入選擇標準,UPS生產(chǎn)商將確保其UPS產(chǎn)品在停電期間提供所需的電源。


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