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(xiàng)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(jià)格已使得鋰電池成為一種備受矚目的儲(chǔ)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(xiàng)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(duì)于閥控鉛酸蓄電池而言相對(duì)較新，且后者仍是當(dāng)下普遍用的主導(dǎo)儲(chǔ)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(jià)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(shí)候，正負(fù)極都會(huì)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(shí)，如何比較鋰電池系統(tǒng)與鉛酸電池系統(tǒng)的成本？

運(yùn)營成本方面，鋰電池系統(tǒng)具有顯著優(yōu)勢。這主要是因?yàn)槠涫褂脡勖s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(shí)，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(yùn)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(shí)地驗(yàn)證，可防止鋰電池過度充電或過熱。鋰電池在上億臺(tái)便攜式電子設(shè)備、智能手機(jī)和電動(dòng)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(yùn)行時(shí)間信息。盡管BMS讓鋰電池系統(tǒng)變得更安全，但也會(huì)導(dǎo)致電池付出一定的代價(jià)。因?yàn)樗鼈儠?huì)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(jí)UPS的固件實(shí)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(yùn)行時(shí)間計(jì)算，以及準(zhǔn)確報(bào)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(duì)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(gè)因素，包括設(shè)計(jì)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(duì)UPS中使用的鋰電池進(jìn)行冷卻？

當(dāng)溫度升高時(shí)，鉛酸電池和鋰電池的循環(huán)壽命都會(huì)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(jì)，而且能夠在所述高溫下達(dá)到規(guī)定的使用壽命。對(duì)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(yùn)行時(shí)間。

7、相比鉛酸電池，鋰電池的充電時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)間少5-10小時(shí)。

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(shí)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?yàn)椴槐匾陌惭b過錯(cuò)導(dǎo)致UPS電源呈現(xiàn)故障或損失，就因小失大了。