如何延長(zhǎng)UPS電池使用壽命

文｜北京廣域相變科技有限公司 閆曉磊

工業(yè)生產(chǎn)中存在大量的電池作為應(yīng)急電源，如電信基站、信息中心機(jī)房等。隨著環(huán)保理念的不斷深入人心，如何最大限度的延長(zhǎng)電池的使用壽命成為擺在大家面前的一個(gè)無法回避的問題。

眾所周知，環(huán)境溫度對(duì)蓄電池使用壽命的影響很大，蓄電池在25℃的環(huán)境下可獲得較長(zhǎng)的壽命，高溫使用環(huán)境是蓄電池的實(shí)際壽命不能達(dá)到設(shè)計(jì)壽命的最主要原因。溫度升高時(shí)，蓄電池的極板腐蝕將加劇，同時(shí)將消耗更多的水，從而使電池壽命縮短。所以蓄電池理想的工作溫度范圍是16℃～25℃。在較冷的溫度下工作會(huì)縮短放電時(shí)間，在較高溫度下工作則會(huì)縮短電池壽命和增加熱失控的可能。環(huán)境溫度高于25℃時(shí)，每提高10℃蓄電池壽命就會(huì)縮短50%。

為將環(huán)境溫度降低到電池工作最適宜的溫度，大家常用的方法是在蓄電池工作房間內(nèi)安裝民用空調(diào)，將整個(gè)房間溫度控制在25℃左右，保證蓄電池工作溫度。但這樣卻存在著一定的弊端，如果整個(gè)房間的溫度相對(duì)控制在25℃左右，但由于電池架上的蓄電池過于密集可能導(dǎo)致個(gè)別蓄電池之間溫度不均勻，存在局部過高過低的問題，另外由于整個(gè)方案是對(duì)整個(gè)房間進(jìn)行溫度控制，但是房間內(nèi)其他設(shè)備對(duì)環(huán)境溫度的要求并不高，有的工作環(huán)境溫度可達(dá)到35℃，有的甚至高達(dá)50℃，因此長(zhǎng)時(shí)間維持整個(gè)房間的低溫將導(dǎo)致空調(diào)用能浪費(fèi)，不符合現(xiàn)在倡導(dǎo)的節(jié)能低碳的時(shí)代要求。

為了解決這一矛盾，專家提出將相變材料運(yùn)用到環(huán)境溫度控制中，最大限度地依靠自然界溫度來維持電池所需最適宜的環(huán)境。相變材料是指隨著溫度改變形態(tài)并能提供潛熱的物質(zhì)，相變材料由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)或由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)的過程稱為相變，這時(shí)相變材料將吸收或釋放大量的潛熱。利用相變材料會(huì)吸熱和放熱的特性可將不同相變點(diǎn)的相變材料運(yùn)用到不同的領(lǐng)域。因此可選用相變點(diǎn)為25℃的相變材料作為維持電池環(huán)境溫度的工具。

具體做法為，蓄電池裝入隔熱柜體內(nèi)，將房間環(huán)境分為兩個(gè)區(qū)域，即電池工作區(qū)與非電池工作區(qū)。柜內(nèi)放入用聚乙烯封閉好相變材料，并在柜體上安裝好小型制冷、排氫和溫控系統(tǒng)。白天電池產(chǎn)生的熱量由柜體內(nèi)的相變材料吸收，等晚上外界自然環(huán)境溫度下降后，利用自然風(fēng)系統(tǒng)再將相變材料冷卻到固態(tài)，以此循環(huán)利用。如果工況環(huán)境極端惡劣，如夏天高溫持續(xù)天氣，溫控裝置探測(cè)到外界溫度無法滿足自然降溫的情況，同時(shí)柜體內(nèi)溫度即將達(dá)到25℃，其將自動(dòng)開啟空調(diào)裝置，持續(xù)確保滿足電池最適宜的環(huán)境溫度要求。這樣房間內(nèi)的其他工作區(qū)域溫度就可控制在30℃～35℃，甚至更高。通過這種方式，不僅保證了蓄電池在最佳環(huán)境工作，并延長(zhǎng)了電池使用壽命，同時(shí)可以達(dá)到高效節(jié)能的效果。根據(jù)相關(guān)測(cè)試使用相變材料比傳統(tǒng)方式節(jié)電40%以上。

相變材料的選取可進(jìn)口國(guó)外相關(guān)廠商的產(chǎn)品，其中質(zhì)量上以德國(guó)和美國(guó)產(chǎn)品較好，國(guó)內(nèi)則是北京廣域相變的產(chǎn)品技術(shù)比較成熟，其產(chǎn)量在國(guó)內(nèi)也是最大的。相變材料在電池壽命延長(zhǎng)上的利用還處于初期，但推廣下去具有非常大的社會(huì)效益，對(duì)十二五規(guī)劃節(jié)能減排目標(biāo)的圓滿完成具有一定的促進(jìn)作用。