磷酸铁锂电池数据中心配电系统中的应用前景分

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　　以磷酸铁锂离子电池为研究对象，RS PRO介绍了其基本结构和工作原理，对其常温倍率特性、高温容量特性和低温容量特性等进行了测试。根据测试结果，结合数据中心供电系统的需求和特点，分析了磷酸铁锂离子电池在数据中心配电系统中应用的前景。
　　1、引言
　　据《2016年我国新能源动力锂电池产业发展报告》[1]的统计数据显示，预计至2022年，锂离子电池总需求量和市场规模将分别达到54.9GWh和267亿美元，未来十年年均复合上升率分别为37.0%和31.6%，市场规模占比将迅速提升至63%左右。而我国已成为全球锂离子电池发展最活跃的地区。
　　由于磷酸铁锂离子电池有着出色的结构稳定性、电子元器件 欧时安全性能以及较长的使用寿命，因而已经在电动汽车等动力系统领域中占有了重要位置。在通信等要高可靠性备用电源的场合，已经有了在移动通信基站应用的相关研究[2,3]。
　　数据中心供配电系统广泛使用UPS设备，其配套蓄电池目前重要使用铅酸阀控蓄电池，使用锂离子电池的案例较少。
　　本文对磷酸铁锂离子电池在数据中心中的应用可行性和前景进行了分析，对数据中心后续关于锂离子电池的应用有一定参考意义。
　　2、磷酸铁锂离子电池工作原理
　　rs电子产品锂离子电池内部重要由正极、负极、电解质及隔膜组成。正、负极及电解质材料不同及工艺上的差异使电池有不同的性能，并且有不同的名称。按正极材料区分，可分为钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂(LiMn2O4)、镍酸锂(LiNiO2)、三元材料、磷酸铁锂(LiFePO4，简称LFP)等;按电解质区分，可分为液体电解质、固态聚合物电解质、凝胶型聚合物电解质。磷酸铁锂离子电池即是指正极材料为磷酸铁锂，采用液体电解质的锂离子电池。
　　磷酸铁锂离子电池采用橄榄石结构的LiFePO4作为电池的正极，由铝箔与电池正极端子连接，采用由碳(石墨)组成的电池负极，由铜箔与电池的负极端子连接，利用隔膜将正极与负极隔开，但锂离子Li+可以通过而电子e-不能通过，电池的上下端之间是电池的电解质，为锂离子运动供应运输介质。磷酸铁锂离子电池除了上述极板、隔板、电解液等，还包括外壳、安全阀、端子等，
　　LiFePO4电池在充电时，外界电流从负极流向正极，导致正极中的锂离子Li+从磷酸铁锂等过度金属氧化物的晶格中脱出，经过液态电解质这一桥梁，通过隔膜向负极迁移，并嵌入碳素材料负极的层状结构中。正极材料的体积因锂离子的移出而发生变化，但本身的骨架结构维持不变。LiFePO4电池在放电时，负极中的锂离子Li+从碳素材料层间脱出，经过液态电解质这一桥梁，通过隔膜向正极迁移，并嵌入正极材料的晶格中，相应地电流从正极经外界负载流向负极。
　　磷酸铁锂材料为橄榄石型磷酸盐类嵌锂材料，晶体结构稳定，充放电过程中不易发生变形或破坏。同样，锂离子反复的嵌入和脱出只会引起负极材料的层间距变化，但不会引起材料晶体结构的破坏。