Negli scenari vincolati nello spazio come i data center e le stazioni di base di comunicazione, la "alta densità" delle batterie al litio montate a rack non significa solo una maggiore densità di energia, ma verifica anche l'arte di bilanciare l'utilizzo dello spazio e la sicurezza della dissipazione del calore. I produttori globali hanno aumentato la densità energetica di rack 1U da 2KWH a 5KWh, mantenendo un funzionamento stabile attraverso la selezione delle cellule, l'ottimizzazione strutturale e la dissipazione innovativa del calore. Questa svolta tecnologica sta ridefinendo i confini dell'applicazione dello stoccaggio di energia modulare.
1 Innovazione a livello cellulare: una svolta fondamentale nella densità energetica
Il percorso di "Fosfato di ferro al litio+design a conchiglia sottile" da parte dei produttori cinesi. La batteria montata su rack 3U di un certo marchio utilizza 21700 cellule di fosfato di ferro al litio (densità di energia 260Wh/kg), che ha un aumento della capacità del 50% rispetto alle tradizionali celle 18650. Lo spessore dell'involucro della cella della batteria è stato ridotto da 0,3 mm a 0,2 mm (utilizzando in lega di alluminio di resistenza - alta). Pur garantire la resistenza a compressione, il numero di celle a cluster singolo è aumentato del 20%, con conseguente densità di energia di 150WH/L nello spazio 3U, che è superiore del 30% rispetto alla generazione precedente. Usando una "disposizione a nido d'ape" (con un gap cellulare di 0,5 mm) e inserendo più celle nello stesso volume, la capacità totale di un rack 42U ha superato i 200kWh.
Il percorso "Ternary Litium+Soft Pack Technology" delle imprese giapponesi e coreane. La batteria montata su rack 2U lanciata da Samsung utilizza celle ternarie soft pack (NCM811) con una densità di energia di 300Wh/kg. Le rughe interne delle cellule vengono eliminate attraverso la tecnologia di laminazione, aumentando il tasso di utilizzo del volume all'85%. Il suo innovativo design di "integrazione senza conchiglie": le celle della batteria soft pack sono direttamente collegate alla piastra di dissipazione del calore in alluminio, eliminando il tradizionale guscio di acciaio e riducendo il peso del 15%. La densità di energia di un modulo 1U raggiunge 180Wh/L, rendendolo adatto a scenari di stazione base di comunicazione sensibili al peso.
2 Ottimizzazione strutturale: mining a livello di millimetro dell'efficienza di utilizzo dello spazio
Lo schema di "impilamento modulare" in Europa. La batteria del rack "Lego Style" sviluppata da un produttore tedesco consente a ciascun modulo 1U di essere collegato in modo indipendente e scollegato. Attraverso la progettazione precisa del binario di guida (con un errore di ± 0,1 mm), si ottiene una giunzione senza soluzione di continuità tra i moduli, evitando i rifiuti spaziali causati dai tradizionali collegamenti dei cavi. Il pannello posteriore utilizza barre di rame integrate (spessore di 2 mm) anziché cavi, riducendo la resistenza del 50% e risparmiando il 30% dello spazio posteriore, aumentando la capacità di installazione effettiva del rack 42U del 10%. In un data center di Francoforte, questo progetto ha aumentato la densità di accumulo di energia da 5kWh/m ² a 7kWh/m ².
La struttura "separazione navata fredda e calda" negli Stati Uniti. Per scenari di ricarica di potenza e scarico di alimentazione - alti, una certa batteria del rack divide le celle della batteria in due parti: la parte superiore (temperatura<35 ℃) is used for charging, the lower part (temperature<40 ℃) is used for discharging, and the middle is isolated by a heat-insulating plate (thermal conductivity of 0.02W/(m · K)). Combined with the "side in side out" airflow design, the heat dissipation efficiency is improved by 40%. At a 1C charge discharge rate, the temperature difference of the battery cell is controlled within 3 ℃, which is 60% smaller than the traditional structure, ensuring safety during high-density operation.
3 Innovazione di dissipazione del calore: tecnologia di controllo della temperatura ad alta densità
La tecnologia della Cina "Microcanale raffreddato a liquido". La batteria montata su rack 4U lanciata da Huawei incorpora tubi di alluminio microcanale (diametro interno 3 mm) tra le celle della batteria e utilizza la circolazione della soluzione di glicole di etilen per dissipazione del calore, con un singolo modulo di dissipazione del modulo di 500 W. Il suo algoritmo di "controllo della temperatura preciso" regola la portata in base alla temperatura di ciascuna cella della batteria (frequenza di campionamento 1kHz), aumentando la portata della portata nell'area del punto caldo del 30%, in modo che la temperatura massima del rack 42U non supera i 45 gradi quando si scaricata a 2c, che è di 10 gradi in meno rispetto all'aria - Soluzione. L'applicazione di un certo centro di supercomputer mostra che questa tecnologia estende la durata del ciclo della batteria a 8000 volte, che è superiore del 25% rispetto al raffreddamento dell'aria.
Soluzione di costo - dell'India di "Dissipazione del calore naturale+raffreddamento passivo". Per piccole e medie sale per computer di dimensioni - nelle regioni tropicali, una batteria a rack 1U sviluppata da un determinato produttore adotta un design "guscio di fase cavo+materiale di cambio": il guscio ha a nido d'ape a forma di calore a forma di calore (aumento della ventilazione del 50%) e le spazi per le cellule sono riempite con la paraffina (punto di fusione di 38), che si muovono automaticamente e si superano la temperatura per la temperatura e supera il 50%) del 50%) e le spazi per le cellule sono riempite con la paraffina (punto di fusione 38), che si sono messe a fuoco automatico e si è superato la temperatura del 50%). Sebbene la densità di energia sia inferiore del 20% rispetto alla soluzione di raffreddamento liquido, il costo è ridotto del 40%. In una stazione base di comunicazione a Nuova Delhi, la temperatura operativa rimane stabile al di sotto di 50 gradi in estate, soddisfacendo le esigenze di utilizzo di base.
L'elevata integrazione di densità - delle batterie al litio montate a rack si sposta da "Simple Stacking" a "Ottimizzazione del sistema". In futuro, con l'applicazione di batterie a stato solide - (densità di energia di 500Wh/kg) e strutture di dissipazione del calore biomimetico (che imita il percorso del flusso d'aria di un nido d'ape, la densità di energia di una solvello 1u dovrebbe superare il rack e il rack più elaborato per un rack e una modalità di accumulamento a zero.