उच्च - रैक की घनत्व एकीकरण तकनीक - घुड़सवार लिथियम बैटरी: अंतरिक्ष उपयोग और गर्मी अपव्यय संतुलन का पीछा करना

अंतरिक्ष विवश परिदृश्यों जैसे डेटा केंद्रों और संचार आधार स्टेशनों में, रैक माउंटेड लिथियम बैटरी के "उच्च घनत्व" का मतलब न केवल उच्च ऊर्जा घनत्व है, बल्कि अंतरिक्ष उपयोग और गर्मी अपव्यय सुरक्षा को संतुलित करने की कला का भी परीक्षण करता है। वैश्विक निर्माताओं ने सेल चयन, संरचनात्मक अनुकूलन और अभिनव गर्मी अपव्यय के माध्यम से स्थिर संचालन को बनाए रखते हुए 1U रैक की ऊर्जा घनत्व को 2KWH से 5KWH तक बढ़ा दिया है। यह तकनीकी सफलता मॉड्यूलर ऊर्जा भंडारण की अनुप्रयोग सीमाओं को फिर से परिभाषित कर रही है।

1 सेल स्तर नवाचार: ऊर्जा घनत्व में एक मौलिक सफलता

चीनी निर्माताओं द्वारा "लिथियम आयरन फॉस्फेट+थिन शेल डिज़ाइन" का मार्ग। एक निश्चित ब्रांड की 3U रैक माउंटेड बैटरी 21700 लिथियम आयरन फॉस्फेट कोशिकाओं (ऊर्जा घनत्व 260Wh/किग्रा) का उपयोग करती है, जिसमें पारंपरिक 18650 कोशिकाओं की तुलना में 50% की क्षमता वृद्धि होती है। बैटरी सेल आवरण की मोटाई 0.3 मिमी से 0.2 मिमी तक कम हो गई है (उच्च - ताकत एल्यूमीनियम मिश्र धातु का उपयोग करके)। संपीड़ित शक्ति सुनिश्चित करते हुए, एकल क्लस्टर कोशिकाओं की संख्या में 20% की वृद्धि हुई है, जिसके परिणामस्वरूप 3U अंतरिक्ष में 150WH/L की ऊर्जा घनत्व है, जो पिछली पीढ़ी की तुलना में 30% अधिक है। एक "हनीकॉम्ब व्यवस्था" (0.5 मिमी के सेल गैप के साथ) का उपयोग करके और एक ही मात्रा में अधिक कोशिकाओं को सम्मिलित करने के लिए, 42U रैक की कुल क्षमता 200kWh से अधिक हो गई।

जापानी और कोरियाई उद्यमों का "टर्नरी लिथियम+सॉफ्ट पैक टेक्नोलॉजी" मार्ग। सैमसंग द्वारा लॉन्च की गई 2U रैक माउंटेड बैटरी 300Wh/किग्रा के ऊर्जा घनत्व के साथ सॉफ्ट पैक टर्नरी कोशिकाओं (NCM811) का उपयोग करती है। कोशिकाओं की आंतरिक झुर्रियों को फाड़ना प्रौद्योगिकी के माध्यम से समाप्त कर दिया जाता है, जिससे वॉल्यूम उपयोग दर 85%तक बढ़ जाती है। इसका अभिनव "शेल फ्री इंटीग्रेशन" डिज़ाइन: सॉफ्ट पैक बैटरी सेल सीधे एल्यूमीनियम हीट डिसिपेशन प्लेट से जुड़ी होती है, पारंपरिक स्टील शेल को समाप्त करती है और वजन को 15%तक कम करती है। 1U मॉड्यूल की ऊर्जा घनत्व 180WH/L तक पहुंच जाता है, जिससे यह वजन संवेदनशील संचार बेस स्टेशन परिदृश्यों के लिए उपयुक्त हो जाता है।

2 संरचनात्मक अनुकूलन: अंतरिक्ष उपयोग दक्षता का मिलीमीटर स्तर खनन

यूरोप में "मॉड्यूलर स्टैकिंग" योजना। जर्मन निर्माता द्वारा विकसित "लेगो स्टाइल" रैक बैटरी प्रत्येक 1U मॉड्यूल को स्वतंत्र रूप से प्लग और अनप्लग्ड होने की अनुमति देती है। सटीक गाइड रेल डिज़ाइन (± 0.1 मिमी की त्रुटि के साथ) के माध्यम से, मॉड्यूल के बीच निर्बाध स्प्लिसिंग प्राप्त की जाती है, पारंपरिक केबल कनेक्शन के कारण अंतरिक्ष अपशिष्ट से बचती है। बैक पैनल केबल के बजाय एकीकृत कॉपर बार (2 मिमी मोटाई) का उपयोग करता है, प्रतिरोध को 50% तक कम करता है और 30% बैक स्पेस को बचाता है, जिससे 42U रैक की प्रभावी स्थापना क्षमता 10% तक बढ़ जाती है। फ्रैंकफर्ट में एक डेटा सेंटर में, इस डिज़ाइन ने ऊर्जा भंडारण घनत्व को 5kWh/m to से 7kWh/m k से बढ़ा दिया।

संयुक्त राज्य अमेरिका में "कोल्ड एंड हॉट आइज़ल सेपरेशन" संरचना। उच्च - पावर चार्जिंग और डिस्चार्जिंग परिदृश्यों के लिए, एक निश्चित रैक बैटरी बैटरी कोशिकाओं को दो भागों में विभाजित करती है: ऊपरी भाग (तापमान (तापमान)<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 गर्मी अपव्यय नवाचार: उच्च घनत्व पर तापमान नियंत्रण प्रौद्योगिकी

चीन की "लिक्विड कूल्ड माइक्रोचैनल" तकनीक। Huawei द्वारा लॉन्च की गई 4U रैक माउंटेड बैटरी बैटरी कोशिकाओं के बीच माइक्रोचैनल एल्यूमीनियम ट्यूब (आंतरिक व्यास 3 मिमी) को एम्बेड करती है, और गर्मी के विघटन के लिए एथिलीन ग्लाइकोल समाधान संचलन का उपयोग करती है, जिसमें 500W की एकल मॉड्यूल हीट डिसिपेशन पावर है। इसका "सटीक तापमान नियंत्रण" एल्गोरिथ्म प्रत्येक बैटरी सेल (नमूना आवृत्ति 1kHz) के तापमान के अनुसार प्रवाह दर को समायोजित करता है, जिससे गर्म स्थान क्षेत्र में प्रवाह दर को 30%तक बढ़ाता है, ताकि 42U रैक का अधिकतम तापमान 2C पर डिस्चार्ज होने पर 45 डिग्री से अधिक न हो, जो हवा से 10 डिग्री कम है -}। एक निश्चित सुपरकंप्यूटर सेंटर के अनुप्रयोग से पता चलता है कि यह तकनीक बैटरी चक्र जीवन को 8000 गुना तक बढ़ाती है, जो एयर कूलिंग से 25% अधिक है।

भारत का कम - "प्राकृतिक गर्मी विघटन+निष्क्रिय शीतलन" का लागत समाधान। उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में छोटे और मध्यम - आकार के कंप्यूटर रूम के लिए, एक निश्चित निर्माता द्वारा विकसित एक 1U रैक बैटरी एक "खोखले शेल+चरण परिवर्तन सामग्री" को अपनाती है: शेल में हनीकॉम के आकार का गर्मी विघटन छेद (50%तक बढ़ा हुआ वेंटिलेशन) होता है, और सेल गैप्स को पैराफिन (पिघलने बिंदु 38 डिग्री) से भर जाता है, जो स्वचालित रूप से हल्का होता है। यद्यपि ऊर्जा घनत्व तरल शीतलन समाधान की तुलना में 20% कम है, लागत 40% कम हो जाती है। नई दिल्ली में एक संचार बेस स्टेशन पर, ऑपरेटिंग तापमान गर्मियों में 50 डिग्री से नीचे रहता है, बुनियादी उपयोग की जरूरतों को पूरा करता है।

उच्च - रैक माउंटेड लिथियम बैटरी का घनत्व एकीकरण "सरल स्टैकिंग" से "सिस्टम ऑप्टिमाइज़ेशन" में स्थानांतरित हो रहा है। भविष्य में, ठोस - राज्य बैटरी (500Wh/किग्रा की ऊर्जा घनत्व) और बायोमिमेटिक हीट अपव्यय संरचनाओं (एक हनीकॉम के एयरफ्लो पथ की नकल करते हुए) के आवेदन के साथ, 1U रैक की ऊर्जा घनत्व 8KWH से अधिक होने की उम्मीद है, जो कि पैसिंग गर्मी के लिए एक प्रकार की कमी है, जो कि "शून्य तरल सोल्डर और अधिक से अधिक समाधान प्राप्त करता है।