In scenari come UPS (alimentazione non interruzione) e regolazione della frequenza della rete nei data center, le batterie al litio montate in rack devono resistere a dozzine o addirittura centinaia di cicli di ricarica e scarico di frequenza e di scarico alti al giorno. I design tradizionali possono facilmente portare ad un aumento della polarizzazione cellulare e della durata abbreviata. I produttori globali hanno migliorato la struttura delle celle della batteria, ottimizzato l'algoritmo BMS e aggiornato il sistema di raffreddamento per garantire che le batterie al litio montate a rastrelliere mantengano una lunga durata e un'elevata affidabilità anche sotto il ciclo di frequenza -, soddisfacendo i requisiti rigorosi di "risposta rapida e frequenti cariche e scariche" in scenari critici.
1 Struttura della cella: design del livello inferiore adattato al ciclo di frequenza - alto -
La soluzione "Elettrodo sottile+ad alta conducibilità" della Corea del Sud. Samsung ha sviluppato 21700 celle a batteria ternaria per gli scenari di regolazione della frequenza della griglia, che utilizzano un "sottile rivestimento di elettrodi positivi" (spessore ridotto da 120 μ m a 80 μ m) per abbreviare il percorso di migrazione ione di litio (da 0,3V a 0,15%). Allo stesso tempo, i nanotubi di carbonio (CNT, contenuto 2%) sono stati aggiunti all'elettrodo per costruire una rete conduttiva dimensionale tre -, che ha aumentato il tasso di conduzione dell'elettrone del 50%. Il tasso di ritenzione della capacità ha raggiunto il 90% durante la carica e la scarica 10C, che era superiore del 20% rispetto alle celle della batteria tradizionali. Il test di un determinato progetto di regolamentazione della frequenza della rete elettrica mostra che la cella della batteria mantiene un tasso di ritenzione della capacità dell'80% dopo 5000 cicli di carica 1 ° C e scarica 100 volte al giorno, soddisfacendo il requisito di vita a 5 anni della regolamentazione della frequenza della rete elettrica.
La tecnologia "pre -litizzazione+doppio elettrolita" cinese. Una certa impresa, in risposta alle alte - Float di ricarica di ricarica di UPS di data center, ha effettuato un trattamento con pre -litio di elettrodo negativo "su batterie al fosfato di ferro al litio (compensando per la prima perdita di ciclo), ottenendo una prima scarica di scarica del 98% e riducendo il rischio di formazione del litio durante la formazione del litio. Allo stesso tempo, il sistema a doppio elettrolitico "carbossilato" carbossilato "(rapporto di volume 7: 3) viene utilizzato per migliorare la conduttività ionica (15 ms/cm, 30% superiore rispetto all'elettrolita tradizionale) e la resistenza di ossidazione dell'elettrolita. A temperature elevate e alta - Float Float Carging (0,1C) a 50 gradi, la capacità della cella della batteria diminuisce solo del 10% dopo 10000 cicli, che è inferiore del 50% rispetto alla soluzione tradizionale. L'applicazione di un centro supercomputer a Shenzhen mostra che il rack montato su questa cella della batteria ha ridotto il numero medio di guasti da 3 a 0,5 all'anno, con una disponibilità del 99,999%.
2 algoritmo BMS: regolare dinamicamente per far fronte a fluttuazioni di frequenza - alte
The "pulse equalization" algorithm in the United States. To address the issue of battery imbalance caused by high-frequency charging and discharging, a "pulse balancing" strategy has been developed: when a voltage difference of over 50mV is detected in the battery cells, a 10% duty cycle pulse current (0.5C) is used to recharge the low-voltage cells while discharging the high-voltage cells. The balancing time is shortened by 80% compared to traditional passive balancing. This algorithm can also dynamically adjust the balance threshold based on the charging and discharging frequency - during high-frequency cycles (>50 volte al giorno), la soglia scende a 30 mV per evitare che lo squilibrio peggiori in anticipo; Quando si pedala a basse frequenze (<10 times per day), the threshold is raised to 80mV to reduce balanced energy consumption. The actual measurement of a frequency regulation energy storage project in a power grid in Texas shows that the algorithm controls the capacity difference between cells within 3% and extends the system life by 20% under high-frequency cycling.
Germany's "temperature power" dynamic matching algorithm. BMS monitors the temperature of each battery cell in real-time (sampling frequency 1kHz) and dynamically adjusts the charging and discharging power according to the temperature: when the battery cell temperature is less than 10 ℃, the power is limited to 0.5C to avoid irreversible damage caused by low-temperature and high-frequency charging and discharging; When the temperature is between 10 ℃ and 45 ℃, it is allowed to operate at full power (1C); >A 45 gradi, avviare un derante (10% derante per ogni aumento di 5 gradi) migliorando al contempo la dissipazione del calore. Questo algoritmo può anche apprendere le regole di ricarica e scarica, come l'identificazione della modalità "{4}} in frequenza durante il giorno e bassa - caricamento della frequenza di notte", preriscaldando o raffreddando le celle della batteria in anticipo, garantendo che la temperatura sia nell'intervallo ottimale (25 - 35) Alta operazione di frequenza - durante il giorno. L'applicazione in un data center a Monaco mostra che l'algoritmo riduce la fluttuazione media della temperatura delle celle della batteria da ± 8 gradi a ± 3 gradi e aumenta la durata del ciclo ad alta frequenza del 15%.
3 Sistema di raffreddamento: raffreddamento rapido per sopprimere il riscaldamento della frequenza -
Il design del "raffreddamento liquido per microcanali" della Cina. In risposta all'elevata generazione di calore causata da un'elevata carica di ricarica e scarica di frequenza - (potenza di ricarica e scarico di calore 1C di 50 W/L), le batterie al litio montate a portabicianche 5L/min). L'efficienza di dissipazione del calore è tre volte superiore rispetto al tradizionale raffreddamento dell'aria. Il tubo di alluminio microcanale è in contatto diretto con la cella della batteria (con un'area di contatto fino al 90%), che può rimuovere rapidamente il calore superficiale dalla cella della batteria. Durante 1C alto - La ricarica e lo scarico della frequenza, la differenza di temperatura della cella della batteria è controllata entro 3 gradi, che è inferiore del 60% rispetto all'aria - soluzione raffreddata. I test in un data center finanziario di Pechino hanno dimostrato che il sistema di raffreddamento consente alle batterie al litio montate in rack di mantenere una temperatura massima di non più di 40 gradi dopo 50 1 cariche e scarichi al giorno, con una durata del ciclo più lunga del 25% rispetto alle soluzioni aria - raffreddate.
La dissipazione del calore composito di "Cambiamento di fase+convezione naturale" in Europa. Per basse - densità alta - scenari di frequenza (come piccole stazioni di base di comunicazione), "Materiale di cambio di fase (PCM)+convezione naturale" La dissipazione del calore è adottata: PCM basato su paraffina (fusione di 38 gradi) viene riempito nel divario cellulare per assorbire il calore generato da alto- Frequency e scarico da late. Quando il PCM si scioglie, la dissipazione del calore della convezione naturale viene eseguita attraverso i fori di ventilazione sulla parte superiore del rack (senza la necessità di un ventilatore). Questo design non ha parti in movimento, una riduzione del 90% del tasso di fallimento rispetto al raffreddamento liquido e al consumo di energia zero. L'applicazione di una stazione base di comunicazione a Berlino mostra che meno di 30 cicli di ricarica e scarico 0,5 ° C al giorno, il sistema di raffreddamento stabilizza la temperatura delle celle della batteria a 42 gradi, soddisfacendo completamente i requisiti di affidabilità della stazione base e risparmiando 1200 kWh di elettricità all'anno.
La ricarica di frequenza -- di scarico delle batterie al litio montate a rack sta espandendo la loro applicazione nel campo di "accumulo di energia rapida". In futuro, con l'integrazione di batterie a stato solide - (con una durata del ciclo di frequenza - alta superiore a 100000 volte) e di gestione termica dell'IA (dissipazione del calore predittiva), una tripla rottura a soluzioni "ad altissima frequenza - Alti scenari di stoccaggio di energia di frequenza - come data center, regolazione della frequenza della rete elettrica e transito ferroviario.