Akumulatory litowo-jonowe w centrach danych

Litowo-jonowe baterie zdobywają popularność w centrach danych ze względu na ich wysoką gęstość energii, dłuższą żywotność oraz niższe koszty konserwacji w porównaniu do tradycyjnych akumulatorów.

W centrach danych baterie litowo-jonowe są wykorzystywane jako źródło zasilania w systemach zasilania awaryjnego (UPS). Ze względu na swoją dużą pojemność w stosunku do rozmiaru, są one lepszym wyborem niż inne typy baterii, ponieważ zapewniają więcej energii przy mniejszej powierzchni. Baterie litowo-jonowe mają również szybszy czas ładowania i rozładowania, co czyni je odpowiednimi do centrów danych, gdzie każda przerwa w dostawie prądu może mieć poważne konsekwencje.

Ryzyka związane z bateriami litowo-jonowymi

Jednak litowo-jonowe baterie to nadal stosunkowo młoda technologia, co oznacza, że wciąż istnieje wiele niepewności dotyczących ich wydajności i niezawodności.

Jednym z głównych zagrożeń dla centrów danych jest ryzyko ucieczki ciepła, które może prowadzić do przegrzania i zapłonu baterii. Dlatego ważne jest, aby baterie litowo-jonowe były eksploatowane w bezpiecznych i kontrolowanych warunkach.

Reakcje termiczne w bateriach litowo-jonowych

Reakcje chemiczne dzielą się na endotermiczne i egzotermiczne. Reakcje endotermiczne wymagają dostarczenia energii, podczas gdy egzotermiczne uwalniają energię. Wiele procesów chemicznych, w tym te związane z przypadkami przegrzewania i zapłonu w bateriach litowo-jonowych, ma charakter egzotermiczny. 

Ucieczka termiczna w akumulatorach litowo-jonowych

Ucieczka termiczna to proces, w którym reakcja egzotermiczna wymyka się spod kontroli, powodując gwałtowny wzrost temperatury, co z kolei przyspiesza dalszą reakcję.

W bateriach litowo-jonowych ucieczka termiczna występuje, gdy ogniwo zaczyna się przegrzewać, często z powodu uszkodzenia, przeładowania lub ekspozycji na wysokie temperatury. Według badań instytutu UL, podczas ucieczki termicznej bateria generuje ciepło znacznie szybciej niż może je rozproszyć. Proces ten nabiera tempa, gdy temperatura ogniwa wzrasta w tempie przekraczającym 20°C na minutę i może osiągnąć ponad 300°C. Towarzyszy temu wydzielanie się gazu i/lub elektrolitu, dym, ogień lub kombinacja tych czynników.

Ucieczka termiczna w akumulatorach litowo-jonowych może prowadzić do niebezpiecznych zjawisk, takich jak gwałtowny wyrzut gazu, eksplozje, ekstremalne temperatury, dym i ogień.

Jak zatrzymać ucieczkę termiczną

Kluczowym aspektem kontroli ucieczki termicznej jest schłodzenie ogniwa i usunięcie źródła ciepła. Można to osiągnąć na kilka sposobów: poprzez chłodzenie ogniwa, dodanie inhibitorów reakcji, użycie wymiennika ciepła lub innych urządzeń do kontroli temperatury, a także zanurzenie baterii w cieczy gaśniczej.

Systemy gaśnicze w centrach danych

W centrach danych zazwyczaj stosuje się systemy gaśnicze na bazie czystych gazów, ponieważ są one bezpieczne dla sprzętu elektronicznego i skuteczne w gaszeniu pożarów elektrycznych. Woda z systemów zraszaczy lub hydrantów może spowodować zwarcia, stwarzając dodatkowe ryzyko dla ludzi i sprzętu. Systemy na czyste gazy mogą być jednak nieskuteczne w przypadku ucieczki termicznej, ponieważ nie zapewniają wystarczającego chłodzenia. Mogą one ograniczyć dostęp tlenu, ale ucieczka termiczna to reakcja chemiczna, która nie zależy tylko od tlenu i może kontynuować nawet przy jego zmniejszonym stężeniu.

Dlatego systemy gaśnicze bazujące na czystych gazach mogą chwilowo stłumić pożar, ale mogą nie powstrzymać samej ucieczki termicznej, co może prowadzić do ponownego zapłonu. Skuteczne zarządzanie ucieczką termiczną wymaga kompleksowego podejścia, uwzględniającego kontrolę temperatury i zapobieganie niekontrolowanym reakcjom.