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来历:365bet 作者:武亚波 王波   更新时刻:2018/12/14 16:02:37

摘要:锂电池在各种不同运用中的商用化进程已有 20 余载 。那么,它们何故未被遍及用于 365体育投注 UPS 中的电池呢?

  锂电池在各种不同运用中的商用化进程已有 20 余载 。那么,它们何故未被遍及用于 365体育投注 UPS 中的电池呢?事实上,其原因在于,与一切其他的运用相同,锂 电池 在UPS 运用中无法为 UPS 供货商供给价格、能量密度、功率、安全性和可 靠性方面的合理平衡。但在曩昔 10 年里,锂离子化学成分和技能的改善已为 UPS 供给 商供给了可行的计划。这些改善很大程度上是源于于电动汽车产业开展的推动。

  在UPS不间断供电体系中,后备蓄电池组是整个供电体系的最终一道供电保证防地,又是电源维护作业的关键与难点,在体系中止的事端中,由电池组引发的毛病所占比重较大,因而,人们对后备电池技能的革新会愈加慎重。

  阀控式铅酸蓄电池经过几十年的开展示已被很多职业广泛运用,相同,在365体育投注、通讯及各类机房UPS亦是首选。但是,跟着信息技能的开展,人们对供电体系的牢靠性要求更高,对完结绿色环保的认识更强,为此,对处理阀控式铅酸蓄电池存在的许多问题就愈加火急。

  1、阀控式铅酸蓄电池和磷酸铁锂电池比较较

  (1)质能比低、体积能量比低,电池分量大,占地面积大。

  (2)充放电功率低,充放电功率约为92%左右,运用一段时刻后充放电功率还会下降。

  (3)阀控式铅酸蓄电池寿数短,规划寿数5-8年,实际运用大多为3~5年。

  (4)运转环境温度要求高,在温度超越25度时,环境温度每进步7~10℃时电池寿数折损一半。

  (5)蓄电池很多选用铅,其挖掘、加工和运用进程中均简略对环境构成严峻污染。

  为了处理以上问题,通讯职业和一些知名品牌的大功率UPS装备磷酸铁锂电池运用在不断添加,UPS商场一个新趋势是对365体育投注和UPS运用中锂离子电池的爱好日益增加。与传统的铅酸蓄电池比较,锂离子电池具有更长的运用寿数、更小的尺度和分量、在更广泛的环境中运转的才能,以及可大电流快速充放电,耐高温功用优越,在﹣10℃~﹢65℃情况下依然能够正常作业;整体具有本钱(TCO)更优。

  2、磷酸铁锂电池内部结构及作业原理

  磷酸铁锂电池内部结构可分为极板、隔板、电解液、外壳、安全阀、端子等,详见图1。


图1 LiFePO4电池内部结构

  左面是橄榄石结构的LiFePO4作为电池的正极,由铝箔与电池正极端子衔接,右边是由碳(石墨)组成的电池负极,由铜箔与电池的负极端子衔接,中心是隔阂,它把正极与负极离隔,但锂离子Li+能够经过而电子e-不能经过,电池的上下端之间是电池的电解质,为锂离子运动供给运送介质。

  LiFePO4电池在充电时,外界电流从负极流向正极,导致正极中的锂离子Li+从磷酸铁锂等过度金属氧化物的晶格中脱出,经过液态电解质这一桥梁,经过隔阂向负极搬迁,并嵌入碳素资料负极的层状结构中。正极资料的体积因锂离子的移出而发作改动,但本身的骨架结构坚持不变。

  LiFePO4电池在放电时,负极中的锂离子Li+从碳素资料层间脱出,经过液态电解质这一桥梁,经过隔阂向正极搬迁,并嵌入正极资料的晶格中,相应地电流从正极经外界负载流向负极。

  磷酸铁锂资料为橄榄石型磷酸盐类嵌锂资料,晶体结构安稳,充放电进程中不易发作变形或损坏。相同,锂离子重复的嵌入和脱出只会引起负极资料的层距离改动,也不会引起资料晶体结构的损坏。锂离子电池也称为摇椅式电池。磷酸铁锂晶体结构详见图2。


图2 LiFePO4晶体结构

  3、 磷酸铁锂电池产品特色

  磷酸铁锂电池首要技能关键如下:标称电压3.2V,一般充电电流为0.2~0.5C,最大充电电流为1~1.5C,充电电压在3.65V以下时功用安稳;一般放电电流为0.5~1C,最大放电电流为5~10C,放电停止电压为2.0V;充电作业温度规模为0~55℃,放电作业温度规模为-20~60℃。

  磷酸铁锂电池具有如下长处:(1)输出电压高:磷酸铁锂电池作业电压规模:2.5~3.6V,渠道约3.2V;(2)安全性强:磷酸铁锂正极资料具有杰出的电化学功用,充放电渠道非常平稳,充放电进程中结构安稳,能够过放电到零伏。即便电池内部或外部遭到损伤,电池不焚烧、不爆破、安全性较好;(3)高温功用好:外部温度65℃时内部温度则高达95℃,电池放电完毕时温度可达160℃,电池的结构安全、无缺;(4)高功率输出:规范放电为2~5C、接连高电流放电可达10C,瞬间脉冲放电(10S)可达20C;(5)高循环寿数:经500次循环,其放电容量仍大于95%;(6)运用方便:可快速充电;(7)环保:整个生产进程清洁无毒。一切质料都无毒。(8)非稀有资源:磷酸铁锂电池选用磷酸源、锂源、铁源为资料,无战略资源及稀有资源。

  4、磷酸铁锂与其它锂离子功用比较

  钴酸锂(LiCoO2)、镍酸锂(LiNiO2)、锰酸锂(LiMn2O4)、磷酸铁锂(LiFePO4)等正极资料的功用比较详见表1。

  表1


  5、磷酸铁锂电池产品检测

  依据工信产部质检中心的查验陈述,19项测验目标均合格,其间首要目标详见表2


表2(700Ah)磷酸铁锂电池查验陈述

  6、磷酸铁锂和阀控式铅酸电池的功用比较

  (见表3)


表3磷酸铁锂电池和铅酸电池功用比较

  7、磷酸铁锂电池在UPS电源供电体系中的运用

  针对磷酸铁锂电池的特性,在UPS供电体系设置时,只须把ups给电池组的充电电压调整到锂电池所需求的电压即可。因为锂电池即便是长时刻处于充电状况下,因为本身的IBMS均衡维护功用,电池功用是不简略发作改动的。

  智能间歇式充放电办理分以下两个进程,如图:恒流-恒压充电阶段:电池组充电电路依据各单体电池的电压进行充电操控,操控电池单体和电池组的充电电压满意充电约束电压要求(充电约束电压:电池单体3.7V,),直到一切电池都充满电;

  间歇式补充电阶段:电池组完结整个恒流-恒压充电进程后,电池组由BMS操控进入开路静置状况,直至容量削减到电池组充电约束电压初始容量的SOC(其间X取值在75~95之间)时,由BMS操控电池组从头进入补充电状况,补充电方法也遵从恒流-恒压充电方法;在开路静置状况时,若沟通电停电,BMS应能操控电池组无推迟进入放电状况(见图4)。


图4 电池组间歇式充放电办理示意图

  T1和T3为充电进程,T1为恒流-恒压充电阶段,T3为间歇式补充电阶段;T2为电池组开路静置阶段;T4为电池组放电进程。

  8、UPS与磷酸铁锂和密封阀控电池组运用计划及出资比较

  举例说明-365体育投注UPS电池容量装备:

  电池室空调发动的环境温度设定为25℃,UPS体系容量200kVA(396V/425A),蓄电池放电时刻0.5小时。经核算,需装备396V/500Ah铅酸电池1组, 或许396V/200Ah铁锂电池1组。考虑相同的机房承重条件,后者占地面积是前者的28%,后者分量是前者的16%。使用磷酸铁锂电池大电流放电特性,下降机房面积和承重要求,更简略完结涣散供电。


  华为锂电选用三层电池办理体系,从电芯到电池柜、电池柜并联体系,层层保证锂电牢靠性。华为锂电办理体系具有电池单体电压、温度检测,单体均流办理,充放电检测、SOC、SOH办理,告警办理、报表剖析等功用。完结电池毛病及时辨认,前期预警,自动阻隔。

  其次,华为锂电具有业界独有的自动均流技能,支撑新旧电池柜混用,锂电柜并柜环流能够操控在2%以下,明显下降Capex。

  在硬件规划方面,锂电池柜配有断路器,电池办理模块配有熔断器、继电器,保证呈现毛病时,快速动作,维护电池。

  在运维办理方面,华为锂电办理体系能够集成到UPS办理体系,电池办理与UPS办理体系是一套完好的体系。华为锂电办理体系能够将电池信息上传至UPS体系,合作华为UPS与网管体系,完结电池智能办理,削减检测频率,做到锂电运转状况随时可查、可管、可控。

  结语

  锂离子电池选用率较低的原因一是初始本钱较高,二是对其安全性不放心。但咱们信任,跟着锂离子电池技能的老练和制造业产能的增加,更多供货商开端进入磷酸铁锂电池UPS运用领域,而最终用户对365体育投注全生命周期实践的认知,将会为锂离子电池的布置进行越来越多的规划和预算。365体育投注的储能革新已在进行时。

  作者:武亚波 联通河北公司 电源工程师

  王波 华为365体育投注 UPS处理计划营销总监

  责任修改:DJ修改

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