데이터 센터 운영자에게 적합한 배터리를 선택하는 방법은 무엇입니까?

데이터 센터 운영자에게 '최고'의 배터리 기술은 없습니다. 각 배터리 유형에는 고유한 장점과 단점이 있으므로 운영자는 요구 사항에 따라 가장 적합한 배터리 제품을 선택해야 합니다.

I. 데이터센터의 납축전지

납산 배터리는 신뢰성이 입증된 실적을 갖고 있기 때문에 오늘날에도 여전히 인기가 있습니다. 탁월한 성능과 효율성, 낮은 내부 임피던스, 부적절한 취급에 대한 높은 내성, 높은 조달 비용을 제공하므로 대규모 애플리케이션을 위한 가장 경제적인 선택입니다.
납축전지에 사용되는 전해액은 물과 황산으로 구성되며, 전극판은 스폰지납(음극)과 산화납(양극)으로 구성된다. 납산 배터리 셀의 주요 유형은 '밀폐형' 또는 '유지보수가 필요 없는' 배터리라고도 알려진 VRLA(밸브 조절 납산) 배터리입니다.
VRLA 배터리는 밀봉되어 있지만 내부 축적된 가스를 대기로 배출할 수 있는 밸브가 있습니다. 충전 과정에서 방출된 수소가 산소와 재결합하여 내부적으로 물을 형성하기 때문에 일반적으로 직접적인 유지 관리가 필요하지 않으며 물로 채울 필요가 없습니다. 시중에 판매되는 VRLA(밸브 조절 납산) 배터리에는 두 가지 주요 유형이 있으며, 차이점은 전해질 혼합물에 있습니다. AGM(유리 마이크로파이버 스페이서) 배터리는 전해질이 다공성 마이크로파이버 유리 스페이서에 고정되어 있습니다. 젤 배터리에는 황산과 실리카의 혼합물로 구성된 전해질 젤이 있습니다.
AGM 유형의 밀봉형 밸브 조절 납산(VRLA) 배터리는 일반적으로 다음과 같은 용도로 사용됩니다. UPS 전원 공급 장치 내부 저항이 낮고 비전력 및 효율이 높으며 자체 방전율이 낮고 조달 비용이 낮기 때문입니다. AGM(유리 극세사 스페이서) 배터리는 충전 속도가 더 빠르며 짧은 시간 동안 높은 전류를 제공할 수 있습니다.
액체가 풍부한 납산 배터리에는 전극판이 산성 전해질에 잠겨 있습니다. 씰이 없으므로 작동 중에 생성된 수소 가스가 환경으로 직접 배출되므로 환기 시스템은 밀봉 밸브 조절식 납산 배터리(VRLA)보다 더 견고해야 합니다. 대부분의 경우 배터리 뱅크는 전용 공간에 보관됩니다. 액체가 풍부한 납축 배터리는 작동을 위해 수직 위치로 유지되어야 하며 수위를 수동으로 채워야 합니다.
이 배터리는 밀봉형 밸브 조절식 납산 배터리(VRLA)보다 수명이 길고 신뢰성이 높습니다. 납산 배터리용 배터리함은 서비스 수명 단축 및 손상 발생을 방지하기 위해 합리적으로 일정한 온도(20-25°C)로 유지되어야 합니다.

2. 데이터센터의 리튬이온 배터리

리튬 이온 배터리에서 "음극"은 일반적으로 금속 산화물이고 양극은 일반적으로 다공성 탄소 흑연입니다. 둘 다 리튬염과 유기 용매로 만든 액체 전해질에 담겨 있습니다.
리튬이온 배터리는 리튬코발트산화물(LCO), 리튬망간산화물(LMO), 리튬망간코발트산화물(NMC), 리튬철인산화물(LFP), 니켈코발트알루미늄산화물(NCA), 리튬티타늄산화물(LTO) 등 6가지 유형으로 단순화할 수 있다. 이러한 셀 간의 선택은 여러 요인에 따라 달라지며 역학, 셀 크기 및 활성 물질 혼합과 같은 많은 측면이 성능에 중요한 역할을 하기 때문에 정확한 비교는 불가능합니다.
리튬 이온 배터리는 전력 가용성이 최우선 과제이고 리튬 이온 배터리가 납산 솔루션보다 더 높은 수준의 신뢰성을 제공하는 데이터 센터 환경에서 납산 배터리에 대한 점점 더 매력적인 대안이 되고 있습니다. 각 개별 배터리 자체가 더 안전하고 안정적일 뿐만 아니라, 각 배터리 모듈에는 배터리 성능 변화의 징후가 있는지 지속적으로 확인하는 전자 컨트롤러가 있습니다.
각 배터리의 온도, 전류, 전압 및 충전 상태는 캐비닛 수준에서 모니터링되어 현재 배터리 상태를 명확하게 파악하고 향후 작동 시간과 성능을 예측합니다. 리튬 이온 배터리는 납산 배터리보다 빠르게 충전할 수 있고, 납산 배터리보다 더 많은 방전/재충전 주기를 제공하며, 특히 높은 방전율에서 더 높은 전력 밀도와 효율성을 제공합니다. 이는 배터리 설치에 필요한 공간을 줄이면서 배터리의 과도한 사용을 방지합니다. 납축전지는 초기 구입 가격이 저렴하지만, 리튬이온 배터리는 같은 사양의 납축전지에 비해 수명이 최소 2배 이상 길어져 전체적인 투자비용이 절감된다. 배터리 제거 및 교체와 관련된 인건비도 절감됩니다. 리튬 이온 배터리는 폐열 발생을 줄여 냉각 비용을 낮추고 탄소 배출량을 줄입니다.

3. 데이터센터의 니켈-카드뮴 배터리

니켈-카드뮴 배터리 전극은 수산화니켈(양극판)과 수산화카드뮴(음극판)으로 구성됩니다. NiCd 배터리는 긴 작동 수명(최대 20년)을 가지며 극한의 온도(-20°C ~ 40°C)에도 견딜 수 있습니다. 또한 사이클 수명이 길고 심방전에도 잘 견딥니다. 다른 이점은 높은 전력 밀도와 빠른 충전 기능을 제공하는 낮은 내부 저항과 관련이 있습니다. NiCd 배터리는 긴 보관 시간과 잘못된 취급에 대한 높은 수준의 보호 기능을 제공합니다.
그러나 NiCd 배터리는 기존의 밀봉형 밸브 조절 납산(VRLA) 배터리보다 훨씬 더 비쌉니다. 또한 니켈과 카드뮴 모두 독성이 있어 배터리 폐기/재활용 과정에 비용이 많이 듭니다. NiCd 배터리는 특히 사이클이 높은 애플리케이션이나 특정 충전 방법을 사용하는 높은 충전 속도에서 물을 추가하는 형태의 유지 관리가 필요합니다.