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。近年來的Uptime的全球數(shù)據(jù)中心調研數(shù)據(jù)顯示，10%的數(shù)據(jù)中心已經采用了鋰離子電池(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。鋰電芯生產完畢后，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。
