Литий-ионные батареи привлекают большой интерес в качестве альтернативы свинцово-кислотным аккумуляторам для использования в системах ИБП центра обработки данных. Один из наиболее привлекательных аспектов этой технологии — прогнозируемый срок службы. Эти батареи не просто обеспечивают небольшое улучшение по сравнению со свинцово-кислотными аккумуляторами — более длительный срок службы может потенциально устранить как минимум два цикла замены.
Проблема состоит в том, что в настоящее время нет литий-ионных батарей, которые работают в центрах обработки данных в течение такого срока. Технология в этой области применения просто слишком нова. Как без реальных эксплуатационных данных операторы ЦОД могут быть уверены в том, что литий-ионные батареи будут соответствовать прогнозируемому сроку службы?
Это один из самых распространенных вопросов, которые нам задают клиенты, рассматривающие возможность перехода на литий-ионные батареи. Чтобы решить эту задачу, необходимо понять, как снижается производительность литий-ионных батарей в центрах обработки данных.
Снижение производительности литий-ионных батарей
Для литий-ионных батарей предусмотрено два независимых режима снижения производительности: предельное количество циклов и расчетный срок службы. В центрах обработки данных предельное количество циклов батареи, как правило, применяется редко, и расчетный срок службы является основным фактором эксплуатационного срока службы.
Расчетный срок службы описывает, как емкость батареи снижается со временем. Как и в случае с другими технологиями батарей, температура — важный фактор для расчетного срока службы. Производительность литий-ионной батареи, работающей при более высоких температурах, снижается быстрее, чем той же батареи, работающей при более низких температурах.
Поскольку литий-ионные батареи используются в автомобильной промышленности уже более 10 лет, сегодня производители обладают большим массивом данных о расчетном сроке их службы как в контролируемых лабораториях, так и в реальных условиях. Эти данные показывают, что литий-ионные батареи предсказуемо разряжаются со временем и их емкость на падает ниже определенного уровня. Этих данных также более чем достаточно для достоверного прогнозирования срока службы литий-ионных батарей, особенно в центрах обработки данных, где температура окружающей среды намного выше, чем в автомобилестроении.
Таким образом, хотя мы не можем ссылаться на ЦОД, в которых литий-ионные батареи работают в течение 12 или 13 лет, мы можем применить другие данные, чтобы реалистично оценить срок службы батареи в зависимости от конкретной системы батарей и их применения.
Взаимосвязь между снижением производительности и временем работы
Еще один распространенный вопрос касается влияния снижения производительности на время работы аккумулятора в ходе его эксплуатации. Другими словами, возможны ли непредвиденные сбои литий-ионных батарей в конце срока службы, как у свинцово-кислотных аккумуляторов?
Как я уже упоминал ранее, производительность литий-ионных батарей падает предсказуемо, и скорость снижения на самом деле уменьшается по мере старения батареи. Поэтому быстрое снижение производительности вряд ли повлияет на продолжительность работы. Однако в литий-ионных батареях по мере старения также растет внутреннее сопротивление, как и в свинцово-кислотных аккумуляторах. Если тепло, генерируемое таким сопротивлением, приводит к превышению порога температуры, указанного в системе управления батареями (BMS), она ограничит время работы, чтобы защитить батарею от перегрева. Однако прогнозируемые изменения в продолжительности работы литий-ионных батарей более предсказуемы и менее значительны, чем в свинцово-кислотных аккумуляторах.
Безопасность литий-ионных батарей
Кажется, что все читали или слышали о возгорании литий-ионных батарей в ноутбуках или других устройствах, и нам часто задают вопросы о безопасности таких батарей.
Существует несколько известных ситуаций, в которых может возникнуть воспламенение литий-ионные батарей или выброс газов, если внутреннее давление слишком высокое. Знание этих факторов риска и их контроль — основная цель применения системы BMS, интегрированной в систему литий-ионных батарей. Непрерывный мониторинг надежности — чрезвычайно полезная, но второстепенная функция BMS.
Наиболее рискованные условия эксплуатации батареи — это, как правило, избыточный электрический заряд, перегрев и короткое замыкание. В BMS реализованы элементы управления, которые удерживают аккумулятор в безопасном рабочем диапазоне за счет непрерывного измерения напряжения элементов, температуры системы, тока батареи и других параметров. Сертификат UL или CE для системы батарей подтверждает функциональность и эффективность BMS. Для проверки эффективного выполнения системой BMS этой функции производители обычно должны отключить BMS при выполнении пожарных испытаний, поскольку они не могут начать пожар внутри аккумулятора, когда BMS работает.
Мы рассматриваем каждую из этих проблем, а также другие распространенные вопросы более подробно в нашем новом информационном документе Аспекты оценки литий-ионных батарей для стационарных областей применения и во вспомогательном документе Часто задаваемые вопросы об использовании литий-ионных батарей в системах ИБП.
Подпишитесь на наш блог, чтобы быть в курсе последних тенденций, технологий и новостей.
Подпишитесь на наш блог, чтобы быть в курсе последних тенденций, технологий и новостей.
