锂电池在UPS应用中的安全性保护分析
来源：维多利亚3308 日期：2019-03-27 10:50 浏览量：次
锂电池在UPS应用中的安全性保护分析。在UPS电源行业中，随着用户需求的后备时间越来越长，锂电池体积更小、重量更轻、循环寿命长等特点，已经成为储能部件的改革重点，也代表了UPS电源行业的改革步伐，与UPS主机息息相关。但锂电池UPS安全性一直是被诟病的，今天小编就来详聊此问题。
锂电池在UPS应用中的安全性保护分析
●锂电池安全的影响因素
锂电池受一些因素影响时可能会发生热失控，如环境温度过高，机械破坏、锂电池内部严重制造缺陷等，但材料不同，热失控后的危害程度存在较大差别。此外，电池单体容量越大，热失控越剧烈。
●锂电池UPS系统对BMS电池管理系统的要求
虽然BMS锂电池并不能解决锂电池的安全性根本问题，但UPS电源选用合适的单体电芯为磷酸铁锂电池包时，系统的稳定性和适应性就要靠BMS了。所以，现在BMS的研发，大都是行业用户，而非电芯生产厂家。
锂电池系统对BMS电池的要求，有以下八点：
1.单体均衡电压：单体电压大于该值时，开启均衡;
2.恢复充电电压：充电保护后，最高单体电压大于该值时，恢复充电;
3.恢复放电电压：放电保护后，最低单体电压大于该值时，恢复放电;
4.统关机单体值：最低单体小于该值时，系统自动断电关机;
5.最高单体一级报警值：最高单体一级报警值;
6.最高单体二级报警值：最高单体大于该值时，产生二级报警，继而充电接触器断开;
7.最低单体一级报警值：最低单体一级报警值;
8.最低单体二级报警值：最低单体小于该值时，产生二级报警，继而放电接触器断开。
从四个角度考量锂电池UPS电源的安全性
1.高质量的电芯生产和质量管控
目前全球顶级的锂电池制造商都已经采用了先进的自动化生产线，只有通过高质量的生产工艺管控才能保证电芯的高品质和高度一致性。由于锂电池UPS的严格质量管控，加上自身循环寿命相比铅酸电池有了很大的提升，因此在数据中心领域，很多大品牌的锂电池可以做到10年质保。
2.完善的BMS设计
BMS锂电池管理系统是整个锂电池系统安全的核心技术所在。当UPS电池发生任何过压充电、过流放电、电池短路等故障时，通过BMS可以迅速切断故障电流，防止电池发生热失控风险。
3.锂电池的化学材料
对于数据中心锂电池UPS而言，由于其短时间大电流放电、放电功率大、长期备电浮充等应用特点，比较适合的是磷酸铁锂、锰酸锂、NCM三元锂技术。维多利亚3308认为，锂电池UPS电源系统的安全，需要综合考虑负极材料、电解液、隔膜材料、电芯外壳封装、电池模块成组、BMS、熔丝保护、直流断路器、生产制造工艺水平、质量管控等众多因素。
4.锂电池与UPS的兼容性测试
与铅酸电池不同，锂电池是自带BMS的，是一种智能型电池，具备自我管控能力，并与UPS主机进行通讯。当锂电池充满电后它会自动从UPS充电器上脱开，传统的UPS软件设计可能会认为这是电池故障而发出告警。因此，在使用锂电池UPS之前需要与之进行严格的匹配测试才可以，并需要针对这款锂电池对UPS更新固件。
锂电池安全性采取措施
锂电池厂商一般会采用常见的三种安全手段，一是热封闭隔膜，当出现针刺或挤压的时候，能够保证隔膜迅速黏连，阻止内部的化学反应。
二是随着温度升高而电阻变大的PTC电阻，当锂电池出现问题时，电阻变大，从而减小电流，保障电池安全，这点类似于保险丝。
三是安全阀，如果电池内部气压增大，那么安全阀就会爆裂释放内部压力从而保证电池不会出现爆炸的情况，一般圆柱形电池的正极都有安全阀。
在未来一段很长的时间内，锂电池依然是UPS电源的主流选择，而加强锂电池的安全性，也是目前多数厂商的努力方向，相信在不久后，锂离子电池变得更加安全。
为什么锂电池需要BMS管理系统?
锂电池BMS管理系统能有效的对锂电池组进行有效的监控、保护、能量均衡和故障警报，进而提高整个动力电池组的工作效率和使用寿命。锂电池UPS由于其工作电压高、体积小、质量轻、能量密度大、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长等众多优点而被广泛使用在各种精密设备上。
为了减小维护的工作量，降低维护成本，需要锂电池BMS管理系统具有准确的电荷状态估算功能以准确掌握电池的电荷状态，更有目的地进行电池更换工作;同时还需要电池管理系统具有较低的自身功耗，以降低维护频率，延长电池的使用寿命。因此对长时间持续供电的远程监控仪表，合理地设计锂电池BMS管理系统对设备的维护有着非常重要的意义。
针对锂电池在UPS电源中材料、制造和使用过程中的诸多安全隐患，如何对容易产生安全问题的部分进行改进，是锂电池生产制造商需要解决的问题。维多利亚3308是一家致力于锂电池UPS研发及应用的电源企业，灵活满足各行业客户的差异化需求以及高效创新的追求。
