锂离子电池研究者都获得诺贝尔奖了，你了解数据中心里的电池吗？

腾讯数据中心

发布于 2019-10-15 10:40:19

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当地时间10月9日中午，瑞典皇家科学院宣布：三位在锂离子电池领域作出贡献的科学家，被授予2019年诺贝尔化学奖。他们的研究推动了世界电化学储能技术的进步，通过蓄电池“创造了一个可充电的世界”。

图1 三位2019年诺贝尔化学奖得主

蓄电池本质为通过可逆的化学反应，使电能与化学能进行相互转换，使电能可以随用随取。它为数据中心对外提供稳定、连续的服务奠定了基础。常见的数据中心蓄电池技术选型有铅酸电池、磷酸铁锂电池、锂电池等。

不同类型的蓄电池有何区别

不同类型的蓄电池在材料的生产工艺、配方等上有着明显差异。一张表说明主流电池类型直接的性能区别：

表1 不同类型的蓄电池区别

目前，铅酸蓄电池以其稳定的安全性能、较低的价格及维护成本，在数据中心领域应用最为普遍。另一方面，锂电池的市场占比在逐年上升。

数据中心中蓄电池都有哪些应用场景

数据中心里的蓄电池的应用场景可分为后备用、启动用、动力用、储能用。

图2 直流屏、柴发系统、不间断电源系统使用到的蓄电池

1.后备用

一般用在UPS/EPS、直流屏、直流通信电源等。这是数据中心里蓄电池最广泛的应用场景。技术选型时需要考量设备适配性等。

2.启动用

一般用在柴油发电机点火启动。对蓄电池电力容量要求低，但要求短时间内可产生大电流，一般要求3-5秒即可产生千安左右的电流。

3.动力用

一般用在电动工具、代步车等。要求蓄电池能量密度高，轻便可移动。

4.储能用

供太阳能发电设备和风力发电机以及其他可再生能源的储能用蓄电池。要求蓄电池容量足够大。

数据中心对蓄电池有什么具体要求

1.安全性能要求

安全是数据中心的生命线，不安全的蓄电池产品犹如定时炸弹随时威胁着数据中心的财产和人生安全！评估蓄电池安全指标主要有：

气体析出量、防漏液能力（密封性）、防爆能力、防酸雾能力、耐高电流能力、耐接地短路能力、耐冲击能力、耐震动能力、材料的阻燃能力等。严格把控蓄电池的安全质量可有效降低电池发生漏液、鼓包甚至爆炸的几率。

图3 电池外壳阻燃测试与电池炸裂实物图

2.电压均衡性要求

数据中心一般将蓄电池作串联使用，在串联方式下，需要考虑各电池组端电压的均衡性。电压或内阻的不均衡将导致某些蓄电池失效，从而造成整组电池无法正常使用。

①开路电压的均衡性：单体蓄电池和由若干个单体组成一体的组合蓄电池，其各电池间的开路电压最高与最低差值应不大于：20mV(2V)、50mV(6V)、100mV(12V)；

②浮充电压的均衡性：蓄电池进入浮充状态24h后各蓄电池之间的端电压差应不大于：90mV(蓄电池组由不多于24只2V蓄电池组成时)、200mV(蓄电池组由多于24只2V蓄电池组成时)、240mV(6V)、480mV(12V)；

③放电电压均衡性：蓄电池放电时，各蓄电池之间的端电压差应不大于：200mV(2V)、350mV(6V)、600mV(12V)。

④内阻均衡性：蓄电池参考内阻如下表，同组蓄电池内阻偏差应不超过 15%。

表2 通信标准YD/T 799对铅酸蓄电池内阻的要求

注：未标出内阻值的蓄电池采用插入法测量，取同容量相邻的蓄电池内阻值之和的二分之一。

3.耐久性要求

蓄电池耐久性是指蓄电池抵抗“自身老化”和“外部环境影响”的能力。电池的耐久性直接影响电池使用的寿命，也关系到机房运营成本。蓄电池的耐久性主要考虑：充放循环耐久性（或循环寿命）、40℃或60℃浮充耐久性、过充寿命（20℃~30℃）、高温加速浮充寿命、过放电恢复能力、热失控敏感性、低温敏感性等。

表3 不同电压的电池耐久性要求

注 1：过充电寿命试验中，每 30天折合寿命 1 年。

注 2：高温加速浮充寿命中，每次折合寿命 1 年。

4.维护便利性选择

对于铅酸蓄电池，建议选择阀控式密封型铅酸蓄电池（VRLA电池），其使用期间无需加酸加水维护，电池为密封结构，不会漏酸，也不会排酸雾。电池盖上设有单向排气阀（也叫安全阀），该阀的作用是当电池内部气体量超过一定值，排气阀自动打开，排出气体，然后自动关阀，防止空气进入电池内部。在提升安全性能的同时，可以较大程度上减少维护工作量。