鋰電池在UPS電源中使用的常見問題

來源：存能電氣  日期：2023-11-16 16:18  瀏覽量：次

鋰電池在UPS電源中使用的常見問題。充電速度、能源效率和電池壽命都是鋰離子電池吸引UPS電源應(yīng)用的因素。鋰電池具備多項遠(yuǎn)超現(xiàn)有UPS中常用的傳統(tǒng)鉛酸電池的優(yōu)勢。使用壽命更長、尺寸更小、重量更輕、充電速度更快以及日益降低的價格已使得鋰電池成為一種備受矚目的儲能技術(shù)。

鋰電池在UPS電源中使用的常見問題

鋰電池具備多項遠(yuǎn)超傳統(tǒng)鉛酸電池的優(yōu)勢。盡管具備諸多優(yōu)勢，但在不間斷電源（UPS或后備電池）中使用鋰電池對于閥控鉛酸蓄電池而言相對較新，且后者仍是當(dāng)下普遍用的主導(dǎo)儲能技術(shù)。隨著鋰電池成本持續(xù)下降，其優(yōu)勢更加廣為人知，以及鋰電池廠商不斷將其UPS電源打造得更具兼容性，這一格局有可能發(fā)生改變。

1、鋰電池與鉛酸電池有何區(qū)別？

鉛酸電池和鋰電池的電池使用壽命、標(biāo)稱電壓、內(nèi)部材料、能量和電池售價都不一樣。鉛酸電池的使用壽命一般為兩年，需要經(jīng)常補(bǔ)充鉛酸液體。而鋰電池UPS電源使用壽命比鉛酸電池長，一般在4年。與鉛酸電池不同的是，鋰電池更加環(huán)保，污染度更低。

鉛酸電池的能量是30wh/kg，鋰電池是150wh/kg。鉛酸電池和鋰電池的內(nèi)部材料差別在于兩者的正負(fù)極。鉛酸電池和鋰電池開始工作的時候，正負(fù)極都會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而且鋰電池是有機(jī)電解液，鉛酸電池的電解液為濃硫酸，兩種材料的導(dǎo)電性不同。

鋰電池和鉛酸電池之間的主要差異在于電極和電解質(zhì)中所采用的材料化學(xué)組成。目前，大多數(shù)鋰電池使用金屬氧化物作為陰極以及碳基材料作為陽極。電解質(zhì)溶液為在有機(jī)溶劑中溶解的鋰鹽。另一方面，鉛酸電池包括作為陰極的二氧化鉛、鉛陽極和硫酸形式的電解質(zhì)。

2、當(dāng)用于UPS電源時，如何比較鋰電池系統(tǒng)與鉛酸電池系統(tǒng)的成本？

運營成本方面，鋰電池系統(tǒng)具有顯著優(yōu)勢。這主要是因為其使用壽命約為閥控鉛酸蓄電池系統(tǒng)的一倍（或以上）。過去的15年里，閥控鉛酸蓄電池系統(tǒng)可能被更換的次數(shù)為2-3次，而鋰電池可能不需要任何的更換（或許可能一次），從而節(jié)省大量資金，并減少維護(hù)次數(shù)。

有時，鋰電池循環(huán)壽命規(guī)定的溫度（40°C/104°F）高于鉛酸電池（20-25°C/68-77°F）。因此，在這些情況下，它們可耐更高的環(huán)境溫度，且仍然符合其規(guī)定的循環(huán)壽命。這能夠通過降低制冷能耗，節(jié)省更多的運行成本。分析顯示，過去的10年里，基于鋰電池的UPS電源系統(tǒng)的總擁有成本通常比閥控鉛酸蓄電池系統(tǒng)少10-40%。

3、鋰電池是否具有安全危害？

鋰電池已取得很大的進(jìn)步，變得更安全，而且安全措施方面更強(qiáng)于其他常用的電池類型?；瘜W(xué)變化和電池封裝的改進(jìn)使其變得更加穩(wěn)定。制造工藝成熟，且

采用的材料更耐久。電池管理方案均經(jīng)過充分測試和實地驗證，可防止鋰電池過度充電或過熱。鋰電池在上億臺便攜式電子設(shè)備、智能手機(jī)和電動汽車中的大量使用便是其安全水平的直接證明。

BMS為UPS電源和用戶提供準(zhǔn)確的電池狀態(tài)、健康狀況和可用運行時間信息。盡管BMS讓鋰電池系統(tǒng)變得更安全，但也會導(dǎo)致電池付出一定的代價。因為它們會增加解決方案的成本并消耗電池的電量，進(jìn)而消除或大幅減少它們相比于鉛酸電池所提高的效率優(yōu)勢。

4、我已有的UPS可以使用鋰電池嗎？

假設(shè)電池系統(tǒng)的電壓處于UPS功能范圍之內(nèi)，已有的UPS即可通過升級UPS的固件實現(xiàn)兼容，從而確保執(zhí)行適當(dāng)?shù)某潆姵绦?，進(jìn)行正確的運行時間計算，以及準(zhǔn)確報告充電狀態(tài)。務(wù)必聯(lián)系UPS制造商，以確定哪些鋰電池是安全且可兼容的。

5、鋰電池的循環(huán)壽命是多久？

對于傳統(tǒng)的密封鉛酸電池，循環(huán)壽命在200到400次循環(huán)之間。UPS電源應(yīng)用中使用的典型鋰電池可達(dá)到1,000次循環(huán)以上。具體次數(shù)取決于多個因素，包括設(shè)計中采用的特定化學(xué)成分。目前，部分鋰電池的循環(huán)次數(shù)可超過5,000次。

6、是否需要對UPS中使用的鋰電池進(jìn)行冷卻？

當(dāng)溫度升高時，鉛酸電池和鋰電池的循環(huán)壽命都會縮短。然而，通常鋰電池的使用壽命受到高溫的影響小于鉛酸電池。UPS中使用的多數(shù)鋰電池具有耐較高平均溫度（例如40°C/104°F）設(shè)計，而且能夠在所述高溫下達(dá)到規(guī)定的使用壽命。對于大多數(shù)采用鋰電池的UPS應(yīng)用，無需輔助制冷以保持循環(huán)壽命，但是讓電池保持較低的溫度（例如25°C/77°F）可幫助確保獲得完全可用的運行時間。

7、相比鉛酸電池，鋰電池的充電時間如何？

電池充電器通常位于UPS中，并由UPS控制。在這種情況下，達(dá)到80%的充電狀態(tài)（SOC）的時間相仿。鋰電池的充電效率略勝一籌，因此它能夠略快地到達(dá)這一充電水平。但是從80%到100%的充電狀態(tài)方面，鋰電池則遠(yuǎn)高出一籌。鋰電池可在30分鐘到1小時內(nèi)達(dá)到100%的充電狀態(tài)，當(dāng)然前提是UPS能夠以同樣的速率供應(yīng)充電功率。無論如何，它比鉛酸電池系統(tǒng)充電到100%的時間少5-10小時。

在UPS電源應(yīng)用中，鋰電池更小、更輕盈、充電更快，可以說，鋰電池是一種更環(huán)保的解決方案。大家在要把UPS電源蓄電池更換成鋰電池的時分，還是要去咨詢專業(yè)的技術(shù)人員，考慮充電電壓、電流、負(fù)載、功率等因素。安全肯定是第一位的，不要因為不必要的安裝過錯導(dǎo)致UPS電源呈現(xiàn)故障或損失，就因小失大了。