În scenarii constrânse de spațiu, cum ar fi centrele de date și stațiile de bază de comunicare, „densitatea ridicată” a bateriilor de litiu montate pe suport nu numai că înseamnă o densitate de energie mai mare, dar testează și arta echilibrării utilizării spațiului și a siguranței disipatării căldurii. Producătorii globali au crescut densitatea energetică a rafturilor 1U de la 2kWh la 5kWh, menținând în același timp o funcționare stabilă prin selecția celulelor, optimizarea structurală și disiparea inovatoare a căldurii. Această descoperire tehnologică este redefinirea limitelor aplicației ale stocării de energie modulară.
1 inovație la nivelul celulelor: o descoperire fundamentală a densității energiei
Calea „fosfat de fier de litiu+design subțire de coajă” de către producătorii chinezi. Bateria montată cu 3U a unui anumit marcă folosește 21700 de celule fosfat de fier de litiu (densitate energetică 260Wh/kg), care are o creștere a capacității de 50% în comparație cu celulele tradiționale 18650. Grosimea carcasei celulelor bateriei a fost redusă de la 0,3 mm la 0,2 mm (folosind aliaj de aluminiu ridicat -). În timp ce asigură rezistența la compresiune, numărul de celule unice de cluster a crescut cu 20%, rezultând o densitate energetică de 150Wh/L în spațiul 3U, care este cu 30% mai mare decât generația anterioară. Folosind un „aranjament de fagure” (cu un decalaj celular de 0,5 mm) și introducând mai multe celule în același volum, capacitatea totală a unui suport de 42U a depășit 200kWh.
Traseul „Tehnologia Ternary Lithium+Soft Pack” a întreprinderilor japoneze și coreene. Bateria montată cu raft 2U lansată de Samsung folosește celule ternare de pachete soft (NCM811) cu o densitate energetică de 300Wh/kg. Ridurile interne ale celulelor sunt eliminate prin tehnologia de laminare, crescând rata de utilizare a volumului la 85%. Proiectarea sa inovatoare de „integrare fără coajă”: celulele bateriei cu pachete moi sunt atașate direct la placa de disipare a căldurii din aluminiu, eliminând coaja tradițională de oțel și reducând greutatea cu 15%. Densitatea energetică a unui modul 1U ajunge la 180Wh/L, ceea ce o face potrivită pentru scenariile stației de bază de comunicare sensibilă la greutate.
2 Optimizare structurală: Mineritul la nivel de milimetri a eficienței utilizării spațiului
Schema „Stacking modular” din Europa. Bateria „Lego Style”, dezvoltată de un producător german, permite ca fiecare modul 1U să fie conectat și deconectat în mod independent. Prin proiectarea precisă a șinei de ghidare (cu o eroare de ± 0,1 mm), se obține o splicing fără probleme între module, evitând deșeurile spațiale cauzate de conexiunile tradiționale de cablu. Panoul din spate folosește bare de cupru integrate (grosime de 2 mm) în loc de cabluri, reducând rezistența cu 50% și economisind 30% din spațiul din spate, crescând capacitatea eficientă de instalare a raftului de 42U cu 10%. La un centru de date din Frankfurt, acest proiect a crescut densitatea de stocare a energiei de la 5kWh/m ² la 7kWh/m ².
Structura „separare rece și fierbinte a culoarului” din Statele Unite. Pentru scenarii de încărcare și descărcare a puterii -}, o anumită baterie de rafturi împarte celulele bateriei în două părți: partea superioară (temperatură<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 Inovația disipatării căldurii: tehnologia de control al temperaturii la densitate ridicată
Tehnologia „microcanelului răcit cu lichid” din China. Bateria montată cu raft 4U lansată de Huawei încorporează tuburi de aluminiu microcanal (diametrul interior 3mm) între celulele bateriei și folosește circulația soluției de etilen glicol pentru disiparea căldurii, cu o putere de disipare a căldurii unic modul de 500W. Algoritmul său „de control precis al temperaturii” ajustează debitul în funcție de temperatura fiecărei celule a bateriei (frecvența de eșantionare 1KHz), crescând debitul în suprafața punctului fierbinte cu 30%, astfel încât temperatura maximă a raftului de 42U nu depășește 45 de grade atunci când este descărcată la 2C, care este cu 10 grade mai mică decât soluția de răcire a aerului - soluție răcită. Aplicarea unui anumit centru de supercomputer arată că această tehnologie extinde durata de viață a ciclului bateriei la 8000 de ori, care este cu 25% mai mare decât răcirea aerului.
Soluția de costuri scăzută a Indiei - a „disiparea naturală a căldurii+răcire pasivă”. Pentru camere de computer de dimensiuni mici și medii - în regiunile tropicale, o baterie cu rafturi 1U dezvoltate de un anumit producător adoptă un proiect de „coajă goală+de modificare a fazei”: coaja are găuri de disipare a căldurii în formă de fagure (ventilație crescută cu 50%), iar golurile celulare sunt umplute cu parafină (punctul de topire 38 de grade), care se topește automat și se încălzește cu parafină (punctul de topire 38 grade), care se topește automat și se încălzește cu parafină (punctul de topire 38 grade). Deși densitatea energetică este cu 20% mai mică decât soluția de răcire a lichidului, costul este redus cu 40%. La o stație de bază de comunicare din New Delhi, temperatura de funcționare rămâne stabilă sub 50 de grade în vară, satisfacerea nevoilor de utilizare de bază.
Integrarea de densitate ridicată - a bateriilor de litiu montate pe raft se schimbă de la „stivuire simplă” la „optimizarea sistemului”. În viitor, odată cu aplicarea bateriilor solide - (densitatea energetică de 500Wh/kg) și structuri de disipare a căldurii biomimetice (imitând calea fluxului de aer al unui fagure), densitatea energetică a unui rack 1U este de așteptat să depășească 8KWH, în timp ce obținând o disipare a căldurii pasive cu „Zero Fans și Zero Liquid Cololing”, provocând o sigură de căldură și mai multe soluții eficiente pentru „Zero pentru răcire cu energie.