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技术文章:数据中心使用锂电池的优缺点

时间:2023-09-03 18:22:18 来源:安博竞技官方 已有 1 人关注

  阀控型铅酸 (VRLA) 蓄电池常用于不间断电源(UPS)系统的三相来源。由于其重量与尺寸的缘故,数据中心需具备强化的承载结构。VRLA 电池的性能特性也会受温度影响,进而增加空调系统的负载。VRLA 电池并非特别耐用且需定时更换,这也造成营运成本的增加。

  由于 VRLA 电池没有经济可行的替代方式,因此设计工程师必须忍受其缺点。不过,近年来锂电池的情况有所改变。直到目前为止,由于在价格、能源、容量、安全与可靠性之间未达到合理平衡,因此数据中心的不间断电源系统并没用的可行性。但由于电动车技术的进步,此问题已获得解决。第一部由锂电池供电的不间断电源系统已于 2016 年上市。现在所有的主要大厂皆使用锂电池,此方向已公认为最有希望的选择。根据 Bloomberg New Energy Finance 报导,截至 2025 年,锂电池解决方案将占数据中心使用 UPS 市场的 40%。

  消费电子公司通常使用锂钴电池,该电池容量可达多个安培时,这些不间断电源系统均搭载矩形的锂锰电池。而其安装容量为 60 安培时,并搭载更长的常规使用的寿命与多种程度的故障防护。有时个别模块,甚至个别电池需负责监控重要性能参数,如温度、电压和电流。有时电源机柜或甚至整部系统都可负责此监控流程。必须实施监控才能完全掌控充电与放电流程,避免发生临界加热与不可逆的化学程序。锂电池也具备更高的单位体积内的包含的能量 (Wh/kg) 与更高的输出功率密度 (W/kg)。拥有与铅酸电池相似的能量储存容量,而重量则是铅酸电池的三分之一不到,此优点有助于降低系统的总质量达 60-80%。

  近年来,数据中心因空间限制与更高效率营运的需求而皆以增加其功率密度为主要目标。更有效率的可用空间俨然是数据中心拥有者最重要的工作之一。体积小巧的锂电池能减少在不间断电源系统中的占用空间达 50-80%。此类电池的充电时间更少且自行放电的速率更佳,当发生频繁的运行中断时可扮演重要的角色。闲置时,锂电池每月会损失约 1-2% 的电量。最重要的优势为其长效的常规使用的寿命。铅酸电池的常规使用的寿命极短,只有 3 至 6 年。而另一方面,锂电池则能持续使用约 10 年。根据不同的化学、技术与温度,锂电池的充电效率可长达 5,000 次生命周期且免维护,而铅酸电池的平均充电效率则只有 700 次生命周期。

  锂电池的整体拥有成本为期 10 年(数据中心 UPS 的平均常规使用的寿命),相较之下铅酸电池少了 39%。尽管此为乐观预估值,但至少能保证节省 10%。锂电池唯一一个严重的缺点就是初期投资明显更高。这也是为何大型数据中心早已成为导入新型解决方案的先驱。此设施更重要的目的是降低整体拥有成本,而非短期获利,即便在此情况下积少成多的节省成本仍相当可观。另外,小型电池的好处能更有效的利用可用空间,同时可靠的监控系统也能确保更优异的安全及稳定的性能。锂电池可在比 VRLA 更高温度下运行,而不会损失容量,并可降低冷却系统的负荷。当然,更不可思议的是配备锂电池的单相 UPS。各种应用模型都是从最大数据中心开始、其次为工业应用,最后于小型服务器室或甚至个别机架结束。

  所有客户最后都会自问的最重要问题是:目前是否是将不间断电源系统升级为锂电池的适当时机?若要回答此问题,首先要考虑的是技术容量的可用性。新电池无法适用于所有 UPS 机型,因此在大多数情况下要重大的硬件与嵌入式软件升级。即使在相同的标称电压下,电池充电与放电的特性也会有不同。

  在数据中心中一般 UPS 系统的预期寿命通常为 10-15 年。铅酸电池可使用 3-6 年,而锂电池可使用长达 10 年或甚至更久。在 UPS 系统(低于 5 年)的使用初期,大量更换为铅酸电池可证明其实用性。不过换成锂电池后,极可能到 UPS 系统常规使用的寿命结束时锂电池还能使用。若您的不间断电源系统常规使用的寿命接近中期,电池常规使用的寿命可能更长,因此在大多数情况下更换电池根本毫无意义。在其常规使用的寿命结束时,应考虑将您整套的 UPS 系统换为全新的锂电池解决方案。不过,即便对老旧的 UPS 系统而言,安装昂贵的电池仍十分方便。您应考虑其价格不断下降,以及老旧系统维护成本与完全更换成本的比率。

  尽管由锂电池供电的 UPS 系统能持续降低营运成本及整体拥有成本,但大部分的客户仍采用历经时间检验的 VRLA 解决方案。首先可利用锂电池只有长期优势的观点解释此现象。不过,这确实会大幅度的增加资金成本。在任何情况下,客户在创新的投资部分每年都持续成长且只涨不跌。对大型数据中心而言,节省的数量会十分庞大,因此锂电池供电系统将会在企业部门逐渐增加。锂离子化学也持续在进步中。新解决方案和技术将随时间出现,而锂电池的价格将进一步下降。

  提到电动汽车,相信大多数人都会想到这两个词,一个是续航,另一个是电池。其实这两个词是绑定在一起的,过去很多人吐槽甚至不愿意接受电动汽车的一个缘由是电动汽车的续航太短,“续航焦虑”长时间都是贴在电动汽车身上的一个标签,但是随技术的进步,目前的电动车续航能力已得到了大幅度的提高,而这主要是电池技术的突破带来的。买电动车除了看外观配饰,看价格,另外一个就得看电池了。相信不少人在考虑入手电动汽车的时候可能都会听人家说到电池相关的话题,比如三元锂电池,还有811三元锂电池等一些让人感到陌生的东西,如果你不懂这些,那么买车的时候可能会比较迷茫。那么今天我们就来简单聊聊三元锂电池和“811”,让大家对它有一个基础性的认知。首先我们都知道,电

  解析,为何要以正极材料命名?“811”又是什么? /

  高单位体积内的包含的能量锂硫电池将于2024年用于电动汽车行业的热度还没消散,新的重磅消息又来了。世界首批超高能量密度的硅锂离子电池已经问世并开始商用。经过测试,它的续航能力比特斯拉4680电池的高约一倍,电动汽车续航即将突破1500公里。自电池问世以来,人们一直在不断推动改进电池技术。电池的发展经历了早期的铅酸到镍镉再到现在的锂离子,锂离子电池的推出代表了电池发展的重大突破。今天的锂离子电池电极材料主要由碳和石墨制成,与别的类型的电池不同,负极由石墨制成的锂离子电池在高单位体积内的包含的能量、循环寿命和可用性方面已经趋近极限,近年来发展趋于平稳。尽管新型高能量电池研发困难重重,但是挑战并没有阻止科学家和电池制造商寻找并创造下一个“改变游戏规则”的电池的方法。

  终于面世,电动汽车续航破1500公里 /

  事件:3月29日,中颖电子发布2021年年报,全年实现盈利收入14.9亿元,同比增长47.6%;归母净利润3.71亿元,同比增长77.0%。搭乘行业发展快车,维持长期向好发展形态趋势。2021年全球MCU缺货情况严重,国内白色家电生产厂商著重引进国产MCU作为辅配方案。公司在上游供应链产能紧缺的情况下,全年实现盈利收入14.9亿元,同比增长47.6%;归母净利润3.71亿元,同比增长77.0%。专注创新研发,致力提供差异化产品。公司各种类型的产品将持续往高端化提升,采用的制程技术也不断向较高阶制程迁移。2021年公司研发投入同比增长53.02%,达2.64亿元,占据营业收入17.70%,推出数款芯片,主要使用在在家电、手机快充的锂电池管理、电机控制、智能

  管理芯片进展迅速 /

  三元电池是指三元锂离子电池,是指正极材料使用锂镍钴锰(Li(NiCoMn)O2)三元正极材料的锂离子电池,三元复合正极材料前驱体产品,是以镍盐、钴盐、锰盐为原料,里面镍钴锰的比例能够准确的通过实际需要调整,三元材料做正极的电池相对于钴酸锂电池安全性高。三元锂电池适合做动力电池或小型电池,特别是容量比较高的电池。目前三元材料的电芯代替了之前普遍的使用的钴酸锂电芯,在笔记本电池领域广泛发使用。目前市场上重要流行的锂离子电池有磷酸铁锂离子电池和三元锂离子电池这两种,在这样的情况下,三元锂离子电池和磷酸铁锂离子电池哪个好?下面就来看看这两者哪个好。一、磷酸铁锂离子电池磷酸铁锂离子电池:原材料磷、铁存在于地球的资源含量丰富,供料渠道少受限制。电压适中

  中汽协多个方面数据显示,2019年我国重卡保有量为761.7万辆、占汽车总保有量的3.0%。但生态环境部多个方面数据显示,2019年重卡在汽车的氮氧化物、一氧化碳、颗粒物排放量中分别占比74%、29%、29%。中国重卡市场历年销量(万辆)资料来源:中汽协(CAAM)、Credit Suisse、中国产业信息网、香橙会研究院燃油车排放标准一直在升级,但向新能源动力技术路线转型才是“治本之策”。在重卡领域,纯电技术路线与燃料电池技术路线年新能源重卡首次破万辆我们国家新能源重卡2018年销量658辆;到2021年,首次实现了过万辆。2018-2021年新能源重卡销量及渗透率资料来源:交强险、香橙会研究院2019年新能源重卡销量的异常迅

  和燃料电池的龟兔赛跑 /

  受惠于新能源动力电池市场的快速的提升,相关细分材料赛道也持续火热,价格一路狂飙。电解液作为锂电池的关键材料,也因此获得慢慢的变多上市公司的青睐。4月7日,瑞联新材在投资者互动平台表示,公司锂电池电解液添加剂项目规划产能是VC年产1500吨,FEC年产500吨,建设周期9个月,预计2022年7月完工。据悉,该项目早在去年11月14日就已启动,当时瑞联新材宣布对锂电池电解液的成膜添加剂碳酸亚乙烯酯(VC)和氟代碳酸乙烯酯(FEC)进行产能布局,投资建设蒲城海泰新能源材料自动化生产项目。该项目由全资子公司陕西蒲城海泰新材料产业有限责任公司实施,预计总投资金额不超过1亿元。如今,瑞联新材给出了具体的产能规划和产线完工预期,也代表着该项目已经有了

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