锂電池在數據中心做電源應用市場
目前世界上商用的主流電池是锂電池，锂電池分为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元锂。钴酸锂应用在手机等3C类电子产品行业；锰酸锂应用于电动自行车行业；磷酸铁锂广泛应用于大巴车／公交车储能，储能电站；三元锂广泛应用于家用车／出租车储能，储能电站行业。在数据中心做备用电源使用的电池目前普遍采用磷酸铁锂和三元锂这两种电池，磷酸鐵锂電池可靠性更高，三元锂能量密度有優勢。
1、磷酸鐵锂結構更穩定
從分子結構來看，磷酸鐵锂分子結構爲橄榄狀三維結構，而钴酸锂、三元锂分子結構都是層狀二維結構，2D層狀結構易坍塌，相對而言，磷酸鐵锂分子結構更穩定。
2、磷酸鐵锂熱穩定性高、産熱速率慢，産熱少
磷酸鐵锂高溫穩定，高溫産熱峰不明顯，峰值産熱功率僅1W左右高溫或高壓下，三元易析氧，加劇燃燒，峰值産熱功速率約80W／min，容易觸發爆炸式燃燒（秒級），系統難以反應控制總産熱量方面，磷酸鐵锂顯著低于三元、錳酸锂等材料（産熱功率曲線與橫軸的面積代表總産熱量）
3、磷酸鐵锂熱失控反應不出現助燃劑
磷酸鐵锂在熱失控後不會出現氧氣，而錳酸锂、钴酸锂、三元锂在熱失控後都會出現氧氣，因此，更容易起火。
而磷酸鐵锂熱失控所要的溫度更高，相對而言，錳酸锂、钴酸锂、三元锂熱失控要達到的溫度點都遠低于磷酸鐵锂。
一、锂電池在数据中心做备用电源应用的瓶颈
1、成本是瓶頸，但未來可期
隨著锂電在電動汽車、工業儲能、終端設備等行業的大量使用，以及整個行業生態的建立，锂電成本成逐年下降的趨勢，而鉛酸電池（含鉛）成本卻時高時低，未來成本有上升趨勢。因此，在不久的將來，锂電的成本優勢會愈發明顯，锂電必將在數據中心大規模應用。但是，就目前來看，因爲行業鉛酸品牌及價格層次不齊，給我們的感覺還是锂電比鉛酸貴。
2、可靠性仍然是未來锂電應用最大的障礙
锂電盡管應用廣泛，但是無能是電動汽車還是手機都出現過熱失控、起火等事故。在數據中心，則對可靠性要求更高，一旦發生火災，整個數據中心業務可能都會受到嚴重損失。
數據中心锂電應用安全保證
锂電安全性根因
電池內部在過溫和過壓情況下出現許多放熱副反應，繼而形成熱量正反饋，從而出現熱失控，出現高溫和大量可燃氣體，繼而燃燒。
而機械電熱激源刺激下引發熱失控的根因。
锂電安全性保障
從近幾年锂離子電池起火事故（如：Note7，Tesla等），歸納爲內部短路、析锂、高溫、體積變化致起火爆炸發生。
而電芯選擇磷酸鐵锂並不能萬無一失。所以，在锂電的設計應用中應該從電芯＋PACK＋BMS＋系統＋雲計算／大數據等多層面保障锂電安全才能將锂電的熱失控起火事故控制在最低限度。
（1）電芯材料體系的選擇：優選磷酸鐵锂，熱失控溫度點高，産熱速率慢、産熱總量少，根本上保障安全性
（2）電芯結構安全設計：機械結構及時切斷，抑制溫度上升；塗層抑制熱失控
機械結構：外短路及過充電濫用，通過fuse，OSD等機械結構及時切斷，抑制溫度上升，阻止連鎖反應至熱失控；功能塗層（化學保護）：發生內短路，機械結構不起用途，功能塗層抑制隔離膜收縮，防止大面積短路；
（3）電池模塊PACK安全設計：電池模塊PACK設計整體從2層4點出發。比如
激光焊規避螺釘松脫風險多溫度傳感器確保模塊內溫、電壓等實時監控夾緊力保證結構穩定性絕緣保護板保護正負端子塑膠絕緣支架，保證電芯間絕緣和結構強度電芯表面絕緣膜包覆，保證電芯與外部絕緣力
（4）BMS安全設計：三級BMS架構，常規V、I、T采樣檢測、均衡、阈值告警保護＋內短路算法＋內溫估計算法＋析锂估計算法，確保電芯不出現熱失控
（5）系統安全設計：
智能電池控制系統，做到單組電壓、電流、功率可控，防止出現偏流、環流情況機櫃級消防系統，做到熱失控快速抑制，精准、高效、環保
（6）AI智能安全保證：關鍵數據上傳至雲端，實時監控電池狀態，通過橫向縱向比較＋數據庫＋安全算法分析，提前進行月／天級安全預警
二、锂電池在数据中心做备用电源应用要面临解决的问题
數據中心锂電大量應用除了要解決可靠性及成本問題，事實上，用戶在應用锂電時還存在諸多問題，這些問題也將成爲未來锂電大量應用的關鍵考量。
1、多櫃並櫃均流問題，多櫃並聯放電，因電芯內阻、容量等不一致、配電的差異等導致的櫃間放電不均流，尤其是在短時大電流放電時，造成電池櫃逐個過流保護。
2、新舊電池櫃在線擴容問題，锂電系統在應用過程中，無法防止部分失效率的問題；或者因負載增大而擴容的需求；就會有新舊電池櫃並聯使用的場景。新舊電池櫃混用因內阻、容量的不一致，會導致嚴重偏流，甚至導致單電池櫃過流斷開。
3、電芯串聯均壓問題，單組電池內電芯內阻容量等不一致，導致單電芯充電過壓，使得整個電池系統無法充滿電。
4、故障維護問題，單串電池組內某個電池模塊故障，引起整組電池無法正常工作，如何快速維護更換。
5、消防問題，當锂電入列微模塊數據機房，假如锂電櫃內發生火災，如何將火災控制在機櫃內部，不擴散到周邊ICT設備？
上一篇: 新能源汽车锂電池起火爆炸的原因分析
下一篇: 幹電池工作原理
粵ICP備11041765號-6