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El foco de atención de los centros de datos se dirige hacia las baterías de ion-litio: ¿Están listas para el pleno rendimiento?

Jeff Kessen •

Las baterías de ion-litio están atrayendo mucho interés como alternativa a las baterías de plomo-ácido para su uso en SAIs para centros de datos. Uno de los aspectos más atractivos de la tecnología es la esperanza de vida proyectada. No solo ofrecen una ligera mejora sobre las baterías de plomo-ácido; su mayor vida útil puede eliminar al menos dos ciclos de sustitución.

Por supuesto, el problema es que actualmente no existen baterías de ion-litio que hayan estado funcionando en un centro de datos durante un tiempo suficiente para demostrarlo. La tecnología en esta aplicación es demasiado nueva. Sin datos operativos reales para que sirvan de referencia, ¿cómo pueden los operadores de centros de datos confiar en que las baterías de ion-litio ofrezcan su expectativa de vida prevista?

Esta es una de las preguntas más frecuentes que nos trasladan los clientes que están planteándose la transición a baterías de ion-litio. Para abordar el asunto, es necesario entender un poco cómo las baterías de ion-litio se degradan en las aplicaciones de los centros de datos.

Degradación de la batería de ion-litio

Las baterías de ion-litio tienen dos modos de envejecimiento distintos: envejecimiento por años de vida o envejecimiento por ciclo de vida. En aplicaciones de centros de datos, las baterías no experimentan un gran número de ciclos de carga y descarga, por lo que el paso del tiempo es lo que principalmente marca su vida útil.

El envejecimiento por años de vida describe cómo disminuye la capacidad de la batería a lo largo del tiempo. Al igual que con otras tecnologías de batería, la temperatura es un factor esencial en el envejecimiento por años de vida. Una batería de ion-litio que funciona con temperaturas más altas se degrada más rápido que la misma batería que funciona a temperaturas más bajas.

Dado que las baterías de ion-litio se han utilizado en aplicaciones de automoción durante más de una década, los fabricantes de baterías tienen un gran volumen de datos de vida útil, tanto en laboratorios controlados como en condiciones reales. Estos datos muestran que las baterías de ion-litio envejecen de forma predecible con el tiempo y no están sujetas a caídas repentinas por debajo de un nivel de capacidad determinado. Los datos son también más que suficientes para permitir proyecciones de alta confianza sobre la vida de la batería de ion-litio, especialmente en centros de datos donde la temperatura ambiente está mucho más controlada que en un contexto de automoción.

Por lo tanto, aunque no podemos apuntar a aplicaciones de centros de datos donde las baterías de ion-litio lleven funcionando durante doce o trece años, podemos aplicar otras experiencias para establecer expectativas realistas sobre la vida de la batería según el sistema y la aplicación de baterías específicas.

La relación entre la degradación y los tiempos de ejecución

Otra pregunta común tiene que ver con el impacto de la degradación en los tiempos de ejecución a medida que la batería envejece. En otras palabras, ¿La susceptibilidad de una batería de ion-litio a fallos sorpresa en la vida útil es similar a la de las baterías de plomo ácido?

Como mencioné anteriormente, las baterías de ion-litio se degradan de forma predecible y la tasa de degradación disminuye a medida que la batería envejece. Como resultado, es probable que los tiempos de ejecución no se vean afectados por una rápida disminución de la capacidad. Sin embargo, las baterías de ion-litio también experimentan aumentos en su resistencia interna a medida que envejecen, igual que las baterías de ácido de plomo. Si el calor generado por esa resistencia crea temperaturas que superan el umbral establecido en el sistema de gestión de baterías (BMS), el BMS limitará los tiempos de ejecución para proteger la batería contra sobrecalentamientos. Sin embargo, los cambios previstos en el tiempo de ejecución de las baterías de ion-litio son más predecibles y menos drásticos a medida que envejecen, en comparación con las baterías de plomo ácido.

Seguridad de la batería de ion-litio

Parece que todo el mundo ha leído u oído hablar de baterías de ion-litio en ordenadores portátiles u otros dispositivos que se incendian, y a menudo recibimos preguntas sobre la seguridad de las baterías de ion-litio.

Las baterías de ion-litio tienen algunas limitaciones conocidas que pueden provocar ignición o liberación de gases si la presión interna es demasiado alta. Conocer estas particularidades de riesgo y controlarlas es el objetivo principal del BMS integrado en el sistema de baterías de ion-litio. La monitorización continua de la fiabilidad es una función extremadamente valiosa, pero secundaria de BMS.

Los problemas del uso indebido más peligrosos suelen ser la sobrecarga, el sobrecalentamiento y los cortocircuitos las celdas de la batería. El BMS realiza controles que mantienen la batería dentro de su rango de funcionamiento seguro según la medición continua de tensiones de celda, temperaturas del sistema, corriente de la batería y otros parámetros. La certificación UL o CE del sistema de baterías verifica la funcionalidad y efectividad del BMS. Prueba de la eficacia del BMS para realizar esta función es que los fabricantes suelen desconectarlo para efectuar pruebas de incendio, ya que no pueden iniciar un incendio dentro de la batería cuando el BMS está operativo.

Abordamos cada uno de estos problemas con más detalle, así como otras preguntas comunes, en nuestra nueva documentación, Consideraciones para evaluar las baterías de ion-litio en aplicaciones estacionarias y el anexo de acompañamiento, Preguntas frecuentes sobre el uso de baterías de ion-litio en aplicaciones SAI.

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