در سناریوهایی مانند مراکز داده ، ایستگاه های پایه ارتباطی و کنترل های صنعتی که نیاز به استفاده از فضای بسیار بالا و راندمان ذخیره انرژی دارند ، باتری های لیتیوم سوار شده RACK به دلیل طراحی مدولار و ادغام بالا نقش مهمی دارند. در سالهای اخیر ، با دستیابی به موفقیت در علوم مواد و فناوری کنترل هوشمند ، باتری های لیتیوم سوار شده RACK به پیشرفت های چشمگیری در شاخص های اصلی مانند چگالی انرژی ، عمر چرخه و عملکرد ایمنی رسیده اند و به یک حامل مهم برای نوآوری فن آوری در زمینه ذخیره انرژی تبدیل شده اند.
1 نوآوری مواد: دستیابی به موفقیت دوگانه در تراکم انرژی و ایمنی
تکرار مواد الکترود مثبت کلید بهبود عملکرد باتری های لیتیوم سوار شده است. اگرچه مواد فسفات آهن لیتیوم سنتی از ایمنی عالی برخوردار هستند ، اما سقف چگالی انرژی آنها آشکار است. نسل جدید مواد فسفات آهن منگنز لیتیوم (LMFP) عنصر منگنز را معرفی می کند ، که ضمن حفظ ایمنی فسفات آهن لیتیوم ، که 20 ٪ بیشتر از محصولات سنتی است ، چگالی انرژی را به بیش از 200WH/کیلوگرم افزایش می دهد. باتری لیتیوم نصب شده با مارک 19 اینچی بر اساس مواد LMFP ، ظرفیت ذخیره انرژی خود را از 5 کیلووات ساعت به 6.2 کیلووات ساعت در همان فضای کابینت افزایش داده و تقاضا برای ذخیره انرژی با چگالی بالا در مراکز داده را برآورده می کند.
نوآوری مواد الکترود منفی نیز ارزش توجه دارد. الکترود منفی کامپوزیت کربن سیلیکون به دلیل ظرفیت خاص نظری 4200mAh/g (حدود 10 برابر الکترود منفی گرافیت) به یک انتخاب مهم برای بهبود تراکم انرژی تبدیل شده است. از طریق طراحی مشترک ذرات نانو سیلیکون و ماتریس کربن ، مشکل گسترش حجم مواد سیلیکون (با میزان انبساط تا 300 ٪ در طی فرآیندهای بار و تخلیه) حل شده است. باتری لیتیوم نصب شده در قفسه مجهز به الکترود منفی کامپوزیت کربن سیلیکون دارای عمر چرخه بیش از 3000 بار است. در آزمایش ایستگاه های پایه ارتباطی ، استقامت آن در مقایسه با باتری های سنتی 40 ٪ بهبود یافته است و میزان تخریب کندتر است.
بهینه سازی الکترولیت ها باعث افزایش ایمنی باتری می شود. الکترولیت مقاوم به شعله جدید از حلالهای فسفات استر استفاده می کند ، که می تواند به سرعت تجزیه شود و هنگام افزایش دمای باتری به طور غیر طبیعی ، یک لایه نگهدارنده شعله را تشکیل می دهد و باعث سرکوب گسترش فراری حرارتی می شود. جفت شده با غشای روکش شده سرامیکی ، می تواند پایداری ساختاری را در دماهای بالا حفظ کرده و از مدارهای کوتاه بین الکترودهای مثبت و منفی جلوگیری کند. داده های تست نشان می دهد که باتری های لیتیوم سوار شده با رک با استفاده از این فناوری در طی آزمایشات شدید مانند پانچ سوزن و فشار دادن هیچگونه شعله باز و انفجار ندارند و احتمال فراری حرارتی بیش از 90 ٪ کاهش می یابد.
2 طراحی ساختاری: ادغام عمیق مدولار بودن و ادغام
طراحی مدولار باتری های لیتیوم نصب شده رک ، استقرار انعطاف پذیر فناوری "پلاگین و بازی" را امکان پذیر می کند. یک واحد قفسه استاندارد 19 اینچی می تواند از پیکربندی ظرفیت 2-10 کیلووات ساعت پشتیبانی کند. کاربران می توانند با توجه به نیازهای خود تعداد واحدها را افزایش یا کاهش دهند و این امر باعث گسترش یا کاهش ظرفیت سیستم ذخیره انرژی می شود. یک مرکز داده محاسبات ابری با اضافه کردن 10 واحد باتری لیتیوم سوار شده ، ظرفیت ذخیره انرژی خود را از 50 کیلووات ساعت به 100 کیلووات ساعت در طی 2 ساعت ارتقا داد. خرابی در طی 15 دقیقه ، بسیار پایین تر از 4 ساعت سیستم باتری سنتی کنترل می شد.
استفاده از فناوری یکپارچه خنک کننده مایع ، مشکل اتلاف گرما از ذخیره انرژی با چگالی بالا را حل کرده است. وقتی چگالی قدرت کابینت از 5 کیلو وات فراتر می رود ، سیستم های سنتی خنک کننده هوا مستعد گرمای بیش از حد محلی هستند. باتری های لیتیوم نصب شده با مایع می توانند با تعبیه صفحات خنک کننده میکرو کانن بین ماژول های باتری و استفاده از گردش محلول آبی اتیلن گلیکول برای اتلاف گرما ، اختلاف دما در داخل کابینت را در درجه 2 ± کنترل کنند. هنگام کار با بار کامل ، دمای هسته باتری در حدود 35 درجه پایدار است که 8-10 درجه پایین تر از سیستم خنک شده هوا است و در نتیجه 3 ٪ -5 ٪ افزایش در راندمان تولید برق ایجاد می شود.
بهینه سازی استفاده از فضا مزیت اصلی طراحی نصب شده در قفسه است. با محاسبه دقیق ترتیب ماژول های باتری ، خطای شکاف در 0.5 میلی متر کنترل می شود. یک کابینت استاندارد 42U می تواند 16 ماژول باتری را در خود جای دهد ، با چگالی ذخیره انرژی 150WH در لیتر ، که 40 ٪ بیشتر از کابینت های باتری سنتی در همان اندازه است. در استفاده از ایستگاه های پایه ارتباطی ، همان فضای مرکز داده می تواند 50 ٪ ظرفیت ذخیره انرژی بیشتر را مستقر کند ، به طور موثری نقطه درد "کمبود فضا" را در ایستگاه های پایه حل کند.
3 مدیریت هوشمند: نقش "مرکز عصبی" سیستم BMS
سیستم مدیریت باتری نسل جدید (BMS) یک معماری توزیع شده را اتخاذ می کند ، با هر ماژول باتری مجهز به یک واحد نظارت مستقل و یک فرکانس نمونه برداری به 1 کیلو هرتز افزایش یافته است که می تواند ولتاژ در زمان واقعی و نوسانات فعلی سلول های باتری را ضبط کند. از طریق الگوریتم فیلتر Kalman ، دقت تخمین SOC (وضعیت شارژ) به 1 ± می رسد ، که 50 ٪ بیشتر از BMS متمرکز سنتی است و از مشکلات بیش از حد و شارژ بیش از حد ناشی از انحراف برآورد قدرت جلوگیری می کند.
عملکرد پیش بینی نگهداری AI عمر باتری را گسترش می دهد. BMS با تجزیه و تحلیل بیش از 100 پارامتر مانند شارژ تاریخی و داده های تخلیه و منحنی دما ، یک مدل پیش بینی سلامت باتری (SOH) ایجاد می کند ، که می تواند یک هشدار اولیه 3 ماهه در مورد روند تخریب عملکرد باتری را فراهم کند. پس از استفاده از این فناوری در یک مرکز داده مالی ، چرخه جایگزینی باتری از 3 سال به 5 سال تمدید شده است و هزینه های عملکرد و نگهداری آن 40 ٪ کاهش یافته است. در عین حال ، سیستم از پیوند با پلت فرم مدیریت مرکز داده (DCIM) پشتیبانی می کند تا به طور خودکار استراتژی های شارژ و تخلیه را بر اساس پیش بینی بار برق ، دستیابی به داوری قیمت برق دره و افزایش درآمد سالانه 200000 یوان در هر کابینت تنظیم کند.
عملکردهای نظارت از راه دور و عملکردهای ارتقاء OTA باعث بهبود کارایی عملیاتی شده اند. پرسنل عملیات می توانند وضعیت عملکرد زمان واقعی باتری های لیتیوم سوار شده در قفسه را در سایت های مختلف در سراسر کشور مشاهده کرده و از راه دور از طریق یک سکوی ابری گسلها را تشخیص دهند. این سیستم از به روزرسانی آنلاین سیستم عامل BMS بدون نیاز به جداسازی در محل پشتیبانی می کند. از طریق به روزرسانی OTA ، یک اپراتور خاص باعث افزایش بازده تعادل باتری 500 ایستگاه پایه 15 ٪ شده و باعث صرفه جویی در بیش از 1 میلیون یوان در هزینه های کار می شود.