鋰電池在UPS應用中的安全性保護分析

來源：存能電氣  日期：2019-03-27 10:50  瀏覽量：次

　　鋰電池在UPS應用中的安全性保護分析。在UPS電源行業(yè)中，隨著用戶需求的后備時間越來越長，鋰電池體積更小、重量更輕、循環(huán)壽命長等特點，已經成為儲能部件的改革重點，也代表了UPS電源行業(yè)的改革步伐，與UPS主機息息相關。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應用中的安全性保護分析

　　●鋰電池安全的影響因素

　　鋰電池受一些因素影響時可能會發(fā)生熱失控，如環(huán)境溫度過高，機械破壞、鋰電池內部嚴重制造缺陷等，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，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和適應性就要靠BMS了。所以，現在BMS的研發(fā)，大都是行業(yè)用戶，而非電芯生產廠家。

　　鋰電池系統(tǒng)對BMS電池的要求，有以下八點：

　　1.單體均衡電壓：單體電壓大于該值時，開啟均衡;

　　2.恢復充電電壓：充電保護后，最高單體電壓大于該值時，恢復充電;

　　3.恢復放電電壓：放電保護后，最低單體電壓大于該值時，恢復放電;

　　4.統(tǒng)關機單體值：最低單體小于該值時，系統(tǒng)自動斷電關機;

　　5.最高單體一級報警值：最高單體一級報警值;

　　6.最高單體二級報警值：最高單體大于該值時，產生二級報警，繼而充電接觸器斷開;

　　7.最低單體一級報警值：最低單體一級報警值;

　　8.最低單體二級報警值：最低單體小于該值時，產生二級報警，繼而放電接觸器斷開。

　　從四個角度考量鋰電池UPS電源的安全性

　　1.高質量的電芯生產和質量管控

　　目前全球頂級的鋰電池制造商都已經采用了先進的自動化生產線，只有通過高質量的生產工藝管控才能保證電芯的高品質和高度一致性。由于鋰電池UPS的嚴格質量管控，加上自身循環(huán)壽命相比鉛酸電池有了很大的提升，因此在數據中心領域，很多大品牌的鋰電池可以做到10年質保。

　　2.完善的BMS設計

　　BMS鋰電池管理系統(tǒng)是整個鋰電池系統(tǒng)安全的核心技術所在。當UPS電池發(fā)生任何過壓充電、過流放電、電池短路等故障時，通過BMS可以迅速切斷故障電流，防止電池發(fā)生熱失控風險。

　　3.鋰電池的化學材料

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

　　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主機進行通訊。當鋰電池充滿電后它會自動從UPS充電器上脫開，傳統(tǒng)的UPS軟件設計可能會認為這是電池故障而發(fā)出告警。因此，在使用鋰電池UPS之前需要與之進行嚴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

　　鋰電池廠商一般會采用常見的三種安全手段，一是熱封閉隔膜，當出現針刺或擠壓的時候，能夠保證隔膜迅速黏連，阻止內部的化學反應。

　　二是隨著溫度升高而電阻變大的PTC電阻，當鋰電池出現問題時，電阻變大，從而減小電流，保障電池安全，這點類似于保險絲。

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

　　在未來一段很長的時間內，鋰電池依然是UPS電源的主流選擇，而加強鋰電池的安全性，也是目前多數廠商的努力方向，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行有效的監(jiān)控、保護、能量均衡和故障警報，進而提高整個動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、質量輕、能量密度大、無記憶效應、無污染、自放電小、循環(huán)壽命長等眾多優(yōu)點而被廣泛使用在各種精密設備上。

　　為了減小維護的工作量，降低維護成本，需要鋰電池BMS管理系統(tǒng)具有準確的電荷狀態(tài)估算功能以準確掌握電池的電荷狀態(tài)，更有目的地進行電池更換工作;同時還需要電池管理系統(tǒng)具有較低的自身功耗，以降低維護頻率，延長電池的使用壽命。因此對長時間持續(xù)供電的遠程監(jiān)控儀表，合理地設計鋰電池BMS管理系統(tǒng)對設備的維護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，如何對容易產生安全問題的部分進行改進，是鋰電池生產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。