鋰電池所占數(shù)據(jù)中心備用電源比重持續(xù)增長

在過去的幾年中，龐大的市場需求推升了鋰電池技術(shù)和結(jié)構(gòu)構(gòu)造的進(jìn)化與演變，其性能、安全性和成本都得到了顯著改善。集邦咨詢新能源研究中心（Energy Trend）統(tǒng)計(jì)顯示，雖然目前數(shù)據(jù)中心備用電池仍然大量使用鉛酸電池，但鋰電池具備使用壽命長、充放電速度快及體積小等優(yōu)勢，未來有望逐步取代鉛酸電池。2019年鋰電池在數(shù)據(jù)中心備用電池的占比達(dá)12％，預(yù)估2020年將增長至16％。

除了需要獨(dú)立的電池間，鉛酸蓄電池壽命普遍在5～6年。如何更好的與數(shù)據(jù)中心生命周期匹配，從而降低TCO，也是擺在數(shù)據(jù)中心用戶面前的一道難題。根據(jù)數(shù)據(jù)中心行業(yè)特點(diǎn)，想要最大限度地減少運(yùn)營費(fèi)用，節(jié)約系統(tǒng)冷卻能耗、電池維修、電池更換及服務(wù)費(fèi)用顯得至關(guān)重要，而鋰電池因?yàn)槠鋬?yōu)良的性能成為解決這些問題的關(guān)鍵。

選擇鋰電池，選擇優(yōu)質(zhì)儲能

全球動(dòng)力管理公司伊頓，早在幾年前就開始布局?jǐn)?shù)據(jù)中心鋰電池市場，目前擁有多款可完全兼容鋰電池技術(shù)的大功率UPS產(chǎn)品。鋰電池在電池性能、體積、重量、使用壽命、環(huán)保安全等方面都遠(yuǎn)優(yōu)于鉛酸電池，為數(shù)據(jù)中心提供了更理想的UPS解決方案新選擇。

15年設(shè)計(jì)壽命，終身無需更換。鋰電池的生命周期一般為10年，幾乎是鉛酸電池的2倍，隨著鋰電池的價(jià)格逐漸與鉛酸電池價(jià)格趨同，鋰電池UPS系統(tǒng)全生命周期TCO開始大幅度降低，這也是為何大型數(shù)據(jù)中心早已成為導(dǎo)入這種新型儲能解決方案的先驅(qū)。鋰電池系統(tǒng)15年設(shè)計(jì)壽命，確保10年使用期內(nèi)性能穩(wěn)定，可與Power XpertTM 9395等大功率UPS產(chǎn)品連接，更長的生命周期有效降低了電池更換的成本和維護(hù)負(fù)擔(dān)。可見，鋰電池的投入更重要的目的在降低整體擁有成本，而非短期獲利。

體積降低40％、重量降低60％。數(shù)據(jù)中心受空間限制不斷增加其功率密度，與鉛酸蓄電池相比，在提供相同功率的情況下，鋰電池占用空間僅為后者的三分之一，同時(shí)質(zhì)量減低60％，不用考慮樓層加固問題。可以有效幫助客戶增加現(xiàn)有IT系統(tǒng)的部署規(guī)模，同時(shí)降低散熱需求，節(jié)約投資成本和運(yùn)營成本。

耐高溫特性優(yōu)，可在0－40℃工作，無需空調(diào)。鉛酸蓄電池最佳工作溫度為20～25℃，溫度每升高6～10℃其壽命和電池循環(huán)壽命都會大大縮短，而鋰電池高性能工作溫度為0～40℃。因此，鋰電池耐高溫特性可以幫助客戶降低制冷需求、減少運(yùn)營成本，這也是鋰電池在超大型云計(jì)算中心中的一個(gè)顯著優(yōu)勢。

內(nèi)置BMS，實(shí)現(xiàn)單只電池控制。電池管理系統(tǒng)（BMS）作為整個(gè)鋰電池系統(tǒng)安全的核心技術(shù)所在，當(dāng)電池發(fā)生任何過壓充電、過流放電、電池短路等故障時(shí)，通過BMS可以迅速切斷故障電流來保護(hù)整個(gè)系統(tǒng)避免受到損壞。除了準(zhǔn)確了解電池系統(tǒng)的健康狀況，BMS還可以主動(dòng)平衡電芯的充放電，確保充放電安全，從而延長使用壽命，降低整體TCO，也降低了工作人員的維護(hù)負(fù)擔(dān)。

得益于電動(dòng)汽車市場以及儲能市場的快速發(fā)展，鋰電池價(jià)格快速降低，數(shù)據(jù)中心UPS將快速地完成從鉛酸電池向鋰電池的轉(zhuǎn)換。伊頓作為全球動(dòng)力管理公司在推動(dòng)鋰電池技術(shù)在數(shù)據(jù)中心應(yīng)用方面，以創(chuàng)新技術(shù)和前瞻性的研究始終走在新能源技術(shù)改革的前沿，助力客戶輕松解決未來能源需求變化帶來的挑戰(zhàn)。

中國和美國的科學(xué)家一同開發(fā)了一種電解質(zhì)材料添加劑，據(jù)了解，這種添加劑可以擴(kuò)大鋰離子電池的工作溫度范圍，使電池可在-40℃的溫度下工作，60℃的高溫下也不會影響性能。

這項(xiàng)研究是由美國西北太平洋國家實(shí)驗(yàn)室(Pacific Northwest National Laboratory)的科學(xué)家實(shí)現(xiàn)的。研究小組發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)整電解液中不同添加劑的體積，他們可以開發(fā)出在- 40℃到60℃的溫度下仍能保持良好性能的鋰離子電池。

這項(xiàng)工作重點(diǎn)在于五種電解質(zhì)添加劑的不同組合的使用。從中發(fā)現(xiàn)了有三種化合物添加劑可形成最佳組合，這一組合在- 40℃時(shí)可以提高放電性能，在60℃時(shí)能略微改善循環(huán)的穩(wěn)定性。在25℃時(shí)，電池在1000次循環(huán)后能夠保持85 %以上的容量。該研究小組在《美國化學(xué)學(xué)會應(yīng)用材料與界面》雜志上發(fā)表的一篇論文中描述了這種方法，該論文構(gòu)建了堅(jiān)固的電極/電解質(zhì)界面，使鋰離子電池能夠在溫度上應(yīng)用廣泛。

性能的提高歸功于電解質(zhì)添加劑在陽極和陰極表面形成保護(hù)層的方式，這種方式有助于防止電解液在運(yùn)行過程中降解，而用熔點(diǎn)范圍更廣的材料制作的這種保護(hù)層，有助于提高電池的溫度范圍。

鋰電池以及大多數(shù)其他類型的電池在寒冷的環(huán)境中會喪失性能和容量。雖然電動(dòng)汽車或固定電池需要在零下40℃工作的情況并不多見，但在一般常見的溫度下，擴(kuò)大電池的整體溫度范圍也有利于提高電池的性能。

該團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)集中在基于鎳鈷鋁陽極和石墨陰極的囊細(xì)胞上，這種化學(xué)成分受到特斯拉和其他電池制造商的青睞。但是目前還不清楚，同樣的添加劑是否可以用于改善其他流行的電池化學(xué)成分的性能，如磷酸鐵鋰（LFP）或鎳鈷錳酸鋰（NMC）。