鋰電池在UPS應(yīng)用中的安全性保護(hù)分析

來源：存能電氣  日期：2019-03-27 10:50  瀏覽量：次

　　鋰電池在UPS應(yīng)用中的安全性保護(hù)分析。在UPS電源行業(yè)中，隨著用戶需求的后備時(shí)間越來越長，鋰電池體積更小、重量更輕、循環(huán)壽命長等特點(diǎn)，已經(jīng)成為儲(chǔ)能部件的改革重點(diǎn)，也代表了UPS電源行業(yè)的改革步伐，與UPS主機(jī)息息相關(guān)。但鋰電池UPS安全性一直是被詬病的，今天小編就來詳聊此問題。

　　鋰電池在UPS應(yīng)用中的安全性保護(hù)分析

　　●鋰電池安全的影響因素

　　鋰電池受一些因素影響時(shí)可能會(huì)發(fā)生熱失控，如環(huán)境溫度過高，機(jī)械破壞、鋰電池內(nèi)部嚴(yán)重制造缺陷等，但材料不同，熱失控后的危害程度存在較大差別。此外，電池單體容量越大，熱失控越劇烈。

　　●鋰電池UPS系統(tǒng)對BMS電池管理系統(tǒng)的要求

　　雖然BMS鋰電池并不能解決鋰電池的安全性根本問題，但UPS電源選用合適的單體電芯為磷酸鐵鋰電池包時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和適應(yīng)性就要靠BMS了。所以，現(xiàn)在BMS的研發(fā)，大都是行業(yè)用戶，而非電芯生產(chǎn)廠家。

　　鋰電池系統(tǒng)對BMS電池的要求，有以下八點(diǎn)：

　　1.單體均衡電壓：單體電壓大于該值時(shí)，開啟均衡;

　　2.恢復(fù)充電電壓：充電保護(hù)后，最高單體電壓大于該值時(shí)，恢復(fù)充電;

　　3.恢復(fù)放電電壓：放電保護(hù)后，最低單體電壓大于該值時(shí)，恢復(fù)放電;

　　4.統(tǒng)關(guān)機(jī)單體值：最低單體小于該值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)斷電關(guān)機(jī);

　　5.最高單體一級報(bào)警值：最高單體一級報(bào)警值;

　　6.最高單體二級報(bào)警值：最高單體大于該值時(shí)，產(chǎn)生二級報(bào)警，繼而充電接觸器斷開;

　　7.最低單體一級報(bào)警值：最低單體一級報(bào)警值;

　　8.最低單體二級報(bào)警值：最低單體小于該值時(shí)，產(chǎn)生二級報(bào)警，繼而放電接觸器斷開。

　　從四個(gè)角度考量鋰電池UPS電源的安全性

　　1.高質(zhì)量的電芯生產(chǎn)和質(zhì)量管控

　　目前全球頂級的鋰電池制造商都已經(jīng)采用了先進(jìn)的自動(dòng)化生產(chǎn)線，只有通過高質(zhì)量的生產(chǎn)工藝管控才能保證電芯的高品質(zhì)和高度一致性。由于鋰電池UPS的嚴(yán)格質(zhì)量管控，加上自身循環(huán)壽命相比鉛酸電池有了很大的提升，因此在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，很多大品牌的鋰電池可以做到10年質(zhì)保。

　　2.完善的BMS設(shè)計(jì)

　　BMS鋰電池管理系統(tǒng)是整個(gè)鋰電池系統(tǒng)安全的核心技術(shù)所在。當(dāng)UPS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，防止電池發(fā)生熱失控風(fēng)險(xiǎn)。

　　3.鋰電池的化學(xué)材料

　　對于數(shù)據(jù)中心鋰電池UPS而言，由于其短時(shí)間大電流放電、放電功率大、長期備電浮充等應(yīng)用特點(diǎn)，比較適合的是磷酸鐵鋰、錳酸鋰、NCM三元鋰技術(shù)。存能電氣認(rèn)為，鋰電池UPS電源系統(tǒng)的安全，需要綜合考慮負(fù)極材料、電解液、隔膜材料、電芯外殼封裝、電池模塊成組、BMS、熔絲保護(hù)、直流斷路器、生產(chǎn)制造工藝水平、質(zhì)量管控等眾多因素。

　　4.鋰電池與UPS的兼容性測試

　　與鉛酸電池不同，鋰電池是自帶BMS的，是一種智能型電池，具備自我管控能力，并與UPS主機(jī)進(jìn)行通訊。當(dāng)鋰電池充滿電后它會(huì)自動(dòng)從UPS充電器上脫開，傳統(tǒng)的UPS軟件設(shè)計(jì)可能會(huì)認(rèn)為這是電池故障而發(fā)出告警。因此，在使用鋰電池UPS之前需要與之進(jìn)行嚴(yán)格的匹配測試才可以，并需要針對這款鋰電池對UPS更新固件。

　　鋰電池安全性采取措施

　　鋰電池廠商一般會(huì)采用常見的三種安全手段，一是熱封閉隔膜，當(dāng)出現(xiàn)針刺或擠壓的時(shí)候，能夠保證隔膜迅速黏連，阻止內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)。

　　二是隨著溫度升高而電阻變大的PTC電阻，當(dāng)鋰電池出現(xiàn)問題時(shí)，電阻變大，從而減小電流，保障電池安全，這點(diǎn)類似于保險(xiǎn)絲。

　　三是安全閥，如果電池內(nèi)部氣壓增大，那么安全閥就會(huì)爆裂釋放內(nèi)部壓力從而保證電池不會(huì)出現(xiàn)爆炸的情況，一般圓柱形電池的正極都有安全閥。

　　在未來一段很長的時(shí)間內(nèi)，鋰電池依然是UPS電源的主流選擇，而加強(qiáng)鋰電池的安全性，也是目前多數(shù)廠商的努力方向，相信在不久后，鋰離子電池變得更加安全。

　　為什么鋰電池需要BMS管理系統(tǒng)?

　　鋰電池BMS管理系統(tǒng)能有效的對鋰電池組進(jìn)行有效的監(jiān)控、保護(hù)、能量均衡和故障警報(bào)，進(jìn)而提高整個(gè)動(dòng)力電池組的工作效率和使用壽命。鋰電池UPS由于其工作電壓高、體積小、質(zhì)量輕、能量密度大、無記憶效應(yīng)、無污染、自放電小、循環(huán)壽命長等眾多優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用在各種精密設(shè)備上。

　　為了減小維護(hù)的工作量，降低維護(hù)成本，需要鋰電池BMS管理系統(tǒng)具有準(zhǔn)確的電荷狀態(tài)估算功能以準(zhǔn)確掌握電池的電荷狀態(tài)，更有目的地進(jìn)行電池更換工作;同時(shí)還需要電池管理系統(tǒng)具有較低的自身功耗，以降低維護(hù)頻率，延長電池的使用壽命。因此對長時(shí)間持續(xù)供電的遠(yuǎn)程監(jiān)控儀表，合理地設(shè)計(jì)鋰電池BMS管理系統(tǒng)對設(shè)備的維護(hù)有著非常重要的意義。

　　針對鋰電池在UPS電源中材料、制造和使用過程中的諸多安全隱患，如何對容易產(chǎn)生安全問題的部分進(jìn)行改進(jìn)，是鋰電池生產(chǎn)制造商需要解決的問題。存能電氣是一家致力于鋰電池UPS研發(fā)及應(yīng)用的電源企業(yè)，靈活滿足各行業(yè)客戶的差異化需求以及高效創(chuàng)新的追求。