鉅大LARGE | 點擊量：1424次 | 2021年04月14日
有關機房中鉛酸蓄電池的性能參數解析以及優缺點介紹
隨著各行業數據中心機房建設的飛速發展，數據中心機房的設備承載壓力逐漸擴大，機房中鉛酸蓄電池、高頻開關電源、不間斷電源（UPS）等電源設備的數量也隨之急劇新增，從而使得蓄電池得到了廣泛應用，下面詳解數據中心機房中鉛酸蓄電池的性能參數及優缺點。
鉛酸蓄電池的電性能用下列參數量度：
1容量
電池容量是指電池儲存電量的數量，以符號C表示。常用的單位為安培小時，簡稱安時（Ah）或毫安時（mAh），電池的容量可以分為額定容量（標稱容量）、實際容量。
1
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
實際容量
實際容量是指電池在一定條件下所能輸出的電量。它等于放電電流與放電時間的乘積，單位為Ah。
2
額定容量
額定容量是電池規定在在25℃環境溫度下，以10小時率電流放電，應該放出最低限度的電量(Ah)放電率是針對蓄電池放電電流大小，分為時間率和電流率，放電終止電壓。蓄電池以一定的放電率在25℃環境溫度下放電至能再反復充電使用的最低電壓稱為放電終了電壓，額定容量，固定鉛酸蓄電池規定在25℃環境下，以10小時率電流放電至終了電壓所能達到的額定容量。10小時率額定容量用C10表示。
2儲存性能
蓄電池在貯存期間，由于電池內存在雜質，如正電性的金屬離子，這些雜質可與負極活性物質組成微電池，發生負極金屬溶解和氫氣的析出。又如溶液中及從正極板柵溶解的雜質，若其標準電極電位介于正極和負極標準電極電位之間，則會被正極氧化，又會被負極還原。所以有害雜質的存在，使正極和負極活性物質逐漸被消耗，而造成電池喪失容量，這種現象稱為自放電。
電池自放電率用單位時間內容量降低的百分數表示：即用電池貯存前（C10’）容量差值和貯存時間T（天、月）的容量百分數表示。
3循環壽命
蓄電池經歷一次充電和放電，稱為一次循環（一個周期）。在一定放電條件下，電池工作至某一容量規定值之前，電池所能承受的循環次數，稱為循環壽命，各種蓄電池使用循環次數都有差異，傳統固定型鉛酸電池約為500~600次，起動型鉛酸電池約為300~500次。閥控式密封鉛酸電池循環壽命為1000~1200次。
影響循環壽命的因素一是廠家產品的性能，二是維護工作的質量，固定型鉛電池用壽命，還可以用浮充壽命（年）來衡量，閥控式密封鉛酸電池浮充壽命在10年以上，關于起動型鉛酸蓄電池，按我國機電部頒標準，采用過充電耐久能力及循環耐久能力單元數來表示壽命，而不采用循環次數表示壽命。即過充電單元數應在4以上，循環耐久能力單元數應在3以上。
4內阻
電池內阻包括歐姆內阻和極化內阻，極化內阻又包括電化學極化與濃差極化。內阻的存在，使電池放電時的端電壓低于電池電動勢和開路電壓，充電時端電壓高于電動勢和開路電壓。
電池的內阻不是常數，在充放電過程中隨時間不斷變化，因為活性物質的組成、電解液濃度和溫度都在不斷地改變，歐姆電阻遵守歐姆定律，極化電阻隨電流密度新增而增大，但不是線性關系，常隨電流密度的對數增大而線性增大。
5電池電動勢、開路電壓、工作電壓
當蓄電池用導體在外部接通時，正極和負極的電化反應自發地進行，倘若電池中電能與化學能轉換達到平衡時，正極的平衡電極電勢與負極平衡電極電勢的差值，便是電池電動勢，它在數值上等于達到穩定值時的開路電壓。
電動勢與單位電量的乘積，表示單位電量所能作的最大電功，但電池電動熱與開路電壓意義不同：電動勢可依據電池中的反應利用熱力學計算或通過測量計算，有明確的物理意義。后者只在數字上接近于電動勢，需視電池的可逆程度而定，電池在開路狀態下的端電壓稱為開路電壓。電池的開路電壓等于電池正極電極電勢與負極電極電勢之差，電池工作電壓是指電池有電流通過（閉路）的端電壓。
在電池放電初始的工作電壓稱為初始電壓，電池在接通負載后，由于歐姆電阻和極化過電位的存在，電池的工作電壓低于開路電壓。
數據中心機房中鉛酸蓄電池的優缺點：
鉛酸蓄電池作為存儲電能的裝置，它具有電動勢能高、充放電可逆性好、使用溫度范圍廣、原材料豐富廉價等特點，獲得了廣泛的應用，盡管鉛酸蓄電池具有這些優點，但是在數據中心里，大規模的鉛酸蓄電池應用也暴露出了其缺點，其重量造成的機房承重問題、維修要求高、相對壽命短、并且還富含毒性。
1鉛酸蓄電池的優缺點
從150年前第一只鉛酸蓄電池問世至今，它依然是首選的備用能源存儲解決方法，能夠有效地滿足數據中心獨特的供電需求，其經濟特性還沒有其他主流技術可以匹敵，鉛酸蓄電池在數據中心的使用，其大部分時間處于閑置狀態，鉛酸蓄電池先用直流電源對其充電，將電能轉化為化學能儲存起來，當市電中短時，UPS依靠儲存在蓄電池中的能量維持其逆變器的正常工作，在此期間，鉛酸蓄電池可以供應充足的備份時間，當市電恢復后，蓄電池又進行充電，然后進入等后期，另外，鉛酸蓄電池價格相對較低，是目前最具成本效益的電能儲存解決方法。
鉛酸蓄電池也有一些較為突出的缺點
1、高昂的維修費用
目前的UPS產品所使用的蓄電池通常叫做免維護鉛酸蓄電池，事實上，它們每年至少要兩次檢查，以確保它們無腐蝕、工作狀態良好以及單只蓄電池之間連接緊密。
2、可靠性的不可預見隱患
為了保障蓄電池的可靠性，唯一的途徑是對蓄電池進行監測。然而每次測試蓄電池都會減少其容量并縮短其使用壽命。雖然現代的UPS內置電池測試方法可以減少這種損耗，但是并沒有消除。
3、更換成本高
密封鉛酸蓄電池的使用壽命一般為4到5年，而UPS的壽命一般是它們的2到3倍，所以在UPS的一個完整生命周期里，數據中心要把更換電池組的費用也做在初期的預算里。
4、能量密度低
鉛酸蓄電池質量比較重，體積較大，一臺典型的中型UPS的電池組大約為5到8噸，要考慮放置位置及承重問題。
5、電池監測系統
蓄電池容量檢測時，無論是離線方式還是在線方式，都必須設置備用電源作為防范措施，以保證安全，但是，檢測時因為電池組數量多，放電時間長，放電后又要及時進行充電，所需的人力和電能消耗很大，對蓄電池本身也有一定的損耗。在操作過程中，在脫開和鏈接蓄電池及假負載時，由于操作帶有危險性。并且檢測過程相當復雜，費用昂貴。
6、高處理成本
UPS的電池里含有硫酸，因此，處理淘汰掉的蓄電池要昂貴的費用。通常，廢舊電池可用來循環再造，回收的蓄電池要按照法規的要求做相應處理，其中包制造商回收時的運費，所以前期購置蓄電池組是應把后期的處置費用考慮進去。
