施耐德電氣：從四個角度考量鋰電池的安全性

作為數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的“最后一道屏障”，新的電池技術正引發(fā)一場巨大的新能源革命。根據(jù)2017年Uptime的全球數(shù)據(jù)中心調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，10%的數(shù)據(jù)中心已經(jīng)采用了鋰離子電池（以下簡稱鋰電池）作為UPS電源的儲能設備。全球能效管理和自動化領域數(shù)字化轉型的領導者施耐德電氣則預計，未來3年UPS用鋰電池的年均增速都將超過100%。

與鉛酸電池相比，鋰電池具有無可匹敵的技術優(yōu)勢：數(shù)倍于鉛酸電池的能量密度讓鋰電池的占地空間減少了60%以上；重量減少了70%以上；對高溫適應能力更強；放電后能快速回充，循環(huán)次數(shù)4倍于鉛酸電池；10-15年的長壽命設計和高循環(huán)次數(shù)，使得鋰電池在UPS的10年生命周期內(nèi)都無需更換，降低了維護和更換成本，最終幫助用戶降低TCO，獲得最大的商業(yè)價值。

施耐德電氣：從四個角度考量鋰電池的安全性

在中國，UPS改用鋰電池的趨勢將更加迅猛。作為數(shù)據(jù)中心基礎設施解決方案和服務的全球領導者，施耐德電氣通過對市場的精準定位及調(diào)查發(fā)現(xiàn)，除了采購價格因素外，目前中國客戶在選擇UPS鋰電池的關注點主要集中在安全方面。作為數(shù)據(jù)中心里面最大的儲能部件，鋰電池的安全很大程度上取決于以下四點，施耐德電氣提醒廣大用戶在選型時應重點關注：

1. 高質量的電芯生產(chǎn)和質量管控

目前全球頂級的鋰電池制造商都已經(jīng)采用了先進的自動化生產(chǎn)線，只有通過高質量的生產(chǎn)工藝管控才能保證電芯的高品質和高度一致性。鋰電芯生產(chǎn)完畢后，需要再將多只電芯通過串并聯(lián)組成電池模組（俗稱Module），這一過程中需要將電池的正負極端子進行連接，大廠商通常采用的是激光焊接機進行端子的焊接，以減少接觸電阻，保證端子連接的可靠性。而小廠商則普遍采用手動螺栓螺母壓接的方式，難以保證端子的可靠連接，可能給將來的長期運行帶來隱患。

由于鋰電池的嚴格質量管控，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(shù)據(jù)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（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。施耐德電氣認為鋰電池BMS不僅要實時監(jiān)測每個電芯的電壓電流溫度等狀態(tài)，提供電池健康趨勢分析，更重要的是它可以主動平衡電芯的充放電，最終改善各個電芯的一致性，避免因為木桶短板效應導致的整組電池失效。目前國際一線品牌的鋰電池廠商都是自己設計生產(chǎn)BMS，以確保自己電芯和BMS的性能匹配和充放電安全。

3. 鋰電池的化學材料

對于數(shù)據(jù)中心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。

中國市場上主要是三元鋰和磷酸鐵鋰，雖然兩者在能量密度及安全性方面的爭論不休，但不可否認的是，這些爭論只是局限在了鋰電池正極材料理論性能的一個方面。施耐德電氣認為，鋰電池系統(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(chǎn)制造工藝水平、質量管控等眾多因素。由于鋰電池正極材料而產(chǎn)生的問題還不到所有鋰電池系統(tǒng)問題的10%。施耐德電氣建議，用戶應該針對UPS鋰電池的安全性、能量密度、成本進行綜合權衡，選擇大品牌公司的鋰電池系統(tǒng)才能得到可靠的質量保障。

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。更重要的是，不同材質的鋰電池充放電電壓、電流，截止電壓等都不相同，例如磷酸鐵鋰電芯的額定電壓是3.2V，而三元鋰則是3.8V。因此，在使用鋰電池前UPS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。

值得一提的是，施耐德電氣公司近年來上市的UPS都已經(jīng)具備了鋰電池的兼容性。UPS采用的高倍率鋰電池可以進行短時間大電流充放電，與此對應的是UPS充電器設計也需要適應這一變化。施耐德電氣新型Galaxy V系列UPS充電功率可達UPS輸出額定功率的40%（傳統(tǒng)的僅為10~15%），如此強大的充電器理論上可在30分鐘~1小時內(nèi)將鋰電池快速充滿。

隨著鋰電池技術的成熟完善和成本日益優(yōu)化，數(shù)據(jù)中心UPS將快速地完成從鉛酸電池向鋰電池的轉換。自2012全球第一個鋰電池數(shù)據(jù)中心投入使用起，施耐德電氣在推動鋰電池技術在數(shù)據(jù)中心領域的應用方面始終作為領軍人物，憑借強大的品牌與技術革新力量，始終走在這場數(shù)據(jù)中心新能源技術改革的前沿，帶領整個行業(yè)不斷前行。

（可兼容多種前瞻儲能技術，包括鋰電池的施耐德電氣Galaxy VX UPS）