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锂电在数据中心应用的分析

锂电在数据中心应用的分析 北京泰阳和正科技发展有限公司
2020-04-27
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导读:锂电在通信领域、电力领域、动力汽车领域、数据中心等领域的需求越来越大,锂电正在向着成为新一代主流能源的方向稳步迈进。

 什么是锂电池?


锂电池是指锂金属电池和锂离子电池的总称,通常所说的锂电池是锂离子电池,其特点是不含有金属态的锂,支持反复充放电使用。



锂电池的发展历程


1991 SONY 公司推出第一只商用锂离子电池,2009 年华为在通信基站大规模使用锂电,再到2016 年电动车(锂电)市场爆发,目前,全球前十锂电厂商的动力电池销量接近 90GWh


而随着锂离子电池的能量密度和安全性能的持续提升、成本的持续降低,锂电在通信领域、电力领域、动力汽车领域、数据中心等领域的需求越来越大,锂电正在向着成为新一代主流能源的方向稳步迈进。


为什么要用锂电?


铅酸电池在通信行业领域数十年来长期占主导地位。


但铅酸电池循环寿命短、占地大、对机房承重要求高,生产制程容易造成环境污染,各国的铅酸电池发展都趋于萎缩,中国铁塔已经明确不再招标铅酸电池。


而锂电池天然具有能量密度高、占地小、长循环寿命等铅酸不具备的优势。


伴随着铅酸电池市场占有率快速下降,锂电池在全球的应用急剧增加,其中 5G 站点几乎全部被锂电池覆盖,数据中心的锂电应用在国外一些大型的 ISP 客户也在开始规模使用。


可以预测未来 3~5 时间,锂电池市场份额将接近或超过铅酸电池,锂电池未来占据市场主导已经是各领域的共识。


——锂电池种类(一般按照正极材料分类)

磷酸铁锂(LFP

钴酸锂(LCO

锰酸锂(LMO

三元锂(NCM



——锂电循环寿命长

锂电池循环寿命长、浮充寿命长、放电效率高、快放容量损失小、能量密度高、占地面积小的特点,在场地空间受限的场景使用有很大的优势。


随着锂电成本的持续降低,未来锂电在数据中心的应用必将成为趋势。

锂电的循环寿命远高于铅电池。


锂电和铅酸电池的循环寿命曲线


——锂电浮充寿命长


锂电浮充寿命长锂电的浮充寿命是铅酸电池 2 倍以上。


锂电和铅酸电池的浮充寿命曲线



——放电效率高,快放容量损失小    


锂电:时大倍率放电,可放出的能量更多,随着放电倍率增加,可放电容量变化平缓,放电容量可达90% 以上。


铅酸:短时大倍率放电,可放出的能量很小,随着放电倍率增加,可放电容量呈现快速下降趋势,只能通过多配置电池解决,增加电池投资。


锂电和铅酸电池不同倍率放电曲线


—— 占地面积小


能量密度高,占地面积小。


锂电和铅酸电池相同备电时间占地和承重对比图


锂电池相对铅酸电池重量减少约 70%, 体积减少约 70%,更节省空间,更适用于空间受限的应用场景。


为什么要用磷酸铁锂?


目前业界主流的锂电分为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元锂。


钴酸锂主要应用与手机电池行业;锰酸锂主要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。


在数据中心场景目前普遍采用磷酸铁锂和三元锂 2 种电芯,磷酸铁锂可靠性更高,三元锂能量密度有优势。


——磷酸铁锂结构更稳定


磷酸铁锂热稳定性高、产热速率慢,产热少。


不同锂电高温状态下产热量对比曲线


——测试验证磷酸铁锂更稳定  

  

测试验证结论:磷酸铁锂比三元锂更可靠。


磷酸铁锂 (LFP) VS 三元锂 (NCM) 安全测试对比图(针刺测试)


数据中心锂电池应用总结







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北京泰阳和正科技发展有限公司是一家拥有较高运营管理能力,可为信息化系统建设提供咨询设计、实施交付、售后及运维等一站式解决方案的国家级高新技术企业。国内在沪、浙、鲁、晋、蒙等地设有分支机构,海外布局香港、泰国、马来西亚,服务网络覆盖海内外。
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