Reddit 上关于 UPS 锂电池的问题
Reddit 上有很多关于使用的类似问题 Lithium ion batteries for UPS， 例如 ”UPS锂电池 建议”, “如何更换 UPS 铅酸电池 UPS锂电池”, “UPS用锂电池 recommendation” etc. So here we are: the R&D Team of 比克科技 to the rescue!
什么是UPS锂电池 什么是锂电池UPS
让我们就以下条款达成一致： 一个 UPS – 是一个设备。当主电源出现故障时它提供能量。通常，UPS 为您的设备供电的时间非常有限。以防万一：UPS 代表不间断电源。
- UPS电池一块 – 是 UPS 的一部分。它基本上是除IC之外的主要部件。
- 锂电池UPS – 是使用锂电池的 UPS。
- UPS锂电池一块 – 是用于锂电池 UPS 的电池。
什么是锂电池UPS
UPS 系统使用铅酸电池已经有很长一段时间了。现在你仍然可以随处看到它们，因为它们非常便宜（也有例外，我们稍后会谈到）。在 ”2024年十大锂离子电池供应商” 我们向您展示了锂离子电池市场的增长速度。 在有铅酸电池 UPS 系统的地方，我们越来越多地观察到 UPS锂电池。
如今，锂电池 UPS 已应用于数据中心；支持医疗设备：用于电信；家庭或办公室备份。
一般来说，区别仅在于 UPS 电池。 锂离子电池取代了铅酸电池。很多时候， 不间断电源电池 is made of 磷酸铁锂 due to its safe nature. We will talk about it later.
UPS锂电池规格
长期以来，使用锂的主要缺点 不间断电源电池 是成本和安全问题。但主要是成本 不间断电源电池。生产时安全问题得到缓解 磷酸铁锂电池 达到工业水平。同时 UPS锂电池 企业变得更加负担得起。
让我们看一下表1，它将帮助我们比较 UPS锂电池 与铅酸替代品。
| 特征 | 锂离子UPS电池 | 铅酸UPS电池 |
| 寿命 | 8-15 年或约 2,000-5,000 次充电周期 | 3-5 年或约 200-500 次充电周期 |
| 充电时间 | 1-2 小时即可充满 100% 电量 | 100% 充电需要 8-16 小时 |
| 能量密度 | ~150-250 瓦时/公斤 | ~30-50瓦时/公斤 |
| 重量 | 轻 30-50%（例如，1 kWh 电池约 10-15 公斤） | 较重（例如，1 kWh 电池 ~20-30 kg） |
| 维护 | 维护成本低（通常无需维护） | 需要定期维护，例如补充电解质液位 |
| 温度耐受性 | 在 -20°C 至 60°C（-4°F 至 140°F）之间正常运行 | 最佳运行温度为 0°C 至 25°C（32°F 至 77°F） |
| 成本（预付） | 每千瓦时 400-600 美元 | 每千瓦时 150-200 美元 |
| 每年费用范围 | 26.67 美元至 75 美元（基于 8-15 年的使用寿命和每千瓦时 400-600 美元的前期成本） | 30 至 66.67 美元（基于 3-5 年的使用寿命和每千瓦时 150-200 美元的前期成本） |
| 效率 | 95-98%（充电/放电期间能量损失较少） | 80-85%（能量损失较高） |
| 自放电率 | 每月约 2-3% | 每月约 5-10% |
| 放电深度 (DoD) | 高达80-90%（可以使用更多的电池容量） | 一般为50-60%（不能经常深度放电） |
| 安全 | 正确使用更安全 电池管理系统（BMS） 但如果损坏可能会挥发 | 总体稳定，但存在过热或电解液泄漏的风险 |
| 环境影响 | 影响更低（寿命更长、处置次数更少、可回收） | 更高的影响（铅等有毒物质，更频繁的处置） |
| 应用领域 | 高性能（数据中心、医院、电信） | 通用、成本敏感的应用（家庭、小型办公室） |
表 1. UPS锂电池与UPS铅酸电池的比较
让我们看看 Reddit 上关于 UPS 电池的那些问题
其中两个本质上非常相似：“UPS锂电池 建议”和“UPS用锂电池 推荐”。
此时，我们要提到的主要质量是您应该考虑的 UPS 电池类型。我们推荐 LiFePO4 UPS 电池（磷酸铁锂或 LFP）。如果您想深入研究这个主题，我们已经 说了很多 关于它。
其他可能的选择包括：锂镍锰钴氧化物 (NMC) 和钛酸锂 (LTO) 电池。显然，每种 UPS 电池类型都有其优点和缺点。我们来比较一下，见表2。
| 特征 | 磷酸铁锂（LiFePO4 或 LFP） | 镍锰钴 (NMC) | 钛酸锂 (LTO) |
| 每千瓦时电池的平均重量 | 〜8公斤 | 〜6公斤 | 〜11公斤 |
| 寿命（循环） | 2,000 to 5,000+ cycles | 1,000 to 2,000 cycles | 10,000 to 20,000+ cycles |
| Longevity in perfect conditions (Years) | 8-15 | 5-10 | 10-20 |
| Estimated Average Lifespan under Suboptimal Conditions (Years) | 6-8 years | 4-6 year | 8-12 years |
| 能量密度 | ~90-120 Wh/kg | ~150-200 Wh/kg | ~50-80 Wh/kg |
| Disposal Costs per kWh | $16 – $32 | $30 – $42 | $33 – $55 |
| Disposal Cost per kg | $2 – $4 | $5 – $7 | $3 – $5 |
| Cost per kWh (including disposal) | $416 – $632 | $530 – $842 | $1,033 – $1,555 |
| Cost per year(based on the realistic average lifespans for each battery type) | $52 – $105.33 | $88.33 – $210.50(Higher due to better energy density) | $86.08 – $194.38(High due to advanced technology and longevity) |
| 温度耐受性 | Excellent (-20°C to 60°C) | Good (0°C to 45°C) | 优秀（-30°C 至 55°C） |
| 安全 | 非常安全，热稳定，不易着火 | 安全性好，但对高温较敏感 | 极其安全，非常热稳定 |
| 充电时间 | 1-2小时（中等） | 1-3小时（比LFP快，但不如LTO） | 30 分钟至 1 小时（最快充电） |
| 放电深度 (DoD) | 80-90% | 80-90% | 90-100% |
| 自放电率 | 低（每月约 2-3%） | 中等（每月约 3-5%） | 非常低（每月约 1-2%） |
| 重量 | 缓和 | 更轻（能量密度更高） | 最重 |
| 环境影响 | 更低（化学更安全，有毒材料更少） | 由于钴含量较高 | 中等，但很长的使用寿命可以减少影响 |
| 应用领域 | 非常适合需要长寿命和安全性的 UPS 系统（数据中心、医院） | 常见于需要紧凑尺寸的高性能应用 | 用于需要极高耐用性和快速充电/放电的特殊情况（军事、先进工业） |
| 全部的 | 最便宜的 | 最小、最紧凑 | 最安全、要求不高 |
表2。 LifePO4 UPS 电池与其他类型 UPS 锂电池的质量对比总结。
我们可以粗略估计一下24年期间每个项目的费用增长情况 不间断电源电池 每千瓦时的类型。对于该模型，我们将电池的使用寿命分别设置为8年、6年和12年。初始成本是根据上面提供的表 2 估算的，我们还假设根据现代趋势，由于生产技术的改进，锂电池的成本将会下降（图 1）。
很明显，一个 磷酸铁锂UPS电池 是最具性价比的选择。如果我们再进一步，根据公开数据估算出 ICU 的平均能耗：
- 医疗设备（每张床每小时2-4千瓦时），
- 照明（每张床每小时 0.5-1 千瓦时），
- HVAC（每张床每小时 1-2 千瓦时）
对于每小时 300 人来说，总计为：每小时 1,200 千瓦时至 2,100 千瓦时。
现在让我们看看让医疗机构在如此规模的停电 3 小时中幸存下来的能源支持成本。我们需要考虑UPS电池的DoD（放电深度）。对于 磷酸铁锂不间断电源 和一个 NMC UPS锂电池 大约是90%。钛酸锂 不间断电源电池 可放电至100%。
我们还可以将其与铅酸电池进行比较（DoD 为 50%）。 我们将从表 2 中获取每千瓦时的参考电池成本。以下是我们的最终计算结果（表 3）：
| 电池类型 | 每小时所需能量 | 3小时总能量（kWh） | 每千瓦时成本（美元） | DoD（放电深度） | 最终成本范围（美元） |
| 磷酸铁锂 (LFP) | 1,200 至 2,100 千瓦时 | 3,600 至 6,300 千瓦时 | 416 美元至 632 美元 | 90% | 1,664,000 美元至 4,424,000 美元 |
| 镍锰钴 (NMC) | 530 美元至 842 美元 | 90% | 2,120,000 美元至 5,894,000 美元 | ||
| 钛酸锂 (LTO) | 1,033 美元至 1,555 美元 | 100% | 3,718,800 美元至 9,796,500 美元 | ||
| 铅酸 | 150 美元至 200 美元 | 50% | 1,080,000 美元至 2,520,000 美元 |
表 3. 估计 ICU 经受 3 小时停电后的 UPS 费用。
这一估计清楚地表明，在工业规模上，没有 UPS锂电池 由于后续产品的高成本效益，该选项可以与铅酸 UPS 电池竞争。尽管如此，在某些情况下，即使在工业规模上，lifepo4 UPS 仍然具有相关性。
工业规模场景的锂 UPS
价格昂贵且面积有限
锂离子电池体积更小，重量轻 50-70%，当它们需要安装在现代商业建筑的昂贵优质区域，而这些区域的占地面积和重量容量有限时，它就发挥了作用。例如，由于这些限制，数据中心（由 Equinix 和其他巨头拥有）已开始采用 LiFePO4 UPS 解决方案。
经常骑自行车
另一个例子是微电网的储能。在可再生能源微电网（太阳能、风电）中，系统需要每天充电和放电，有时一天几次。如果我们再看一下表1，我们可以看到，铅酸电池的循环寿命只有200-500次循环，其中 UPS锂电池 可提供 2000 – 5000 次循环（磷酸铁锂不间断电源）甚至高达 20000 次循环（钛酸锂UPS电池）。 LTO 的生命周期可延长 100，而价格只需增加 3-4 倍。我们知道这样的例子：Tesla Powerwall 系统用于小型微电网和住宅微电网。
此示例并未描述“UPS 用例场景”，而是展示了在工业层面电源的其他品质如何对项目的经济性变得重要。
UPS 更换电池
将铅酸电池更换为 UPS 锂电池
坚持，稍等！并非所有 UPS 系统都设计支持锂离子电池作为 UPS 更换电池。铅酸电池和 LiFePO4 电池具有不同的电压特性、充电要求和不同的放电曲线。简单地将一块电池更换为另一块电池可能行不通，在最坏的情况下甚至是危险的。
我该怎么办？首先检查您的UPS是否为混合型且支持锂电池。
我的 UPS 支持锂更换电池
一些现代 UPS 可以同时使用铅酸和 LiFePO4 UPS 电池。在这种情况下，锂电池可能是一个不错的新选择 UPS 更换电池。
如果您很幸运，并且您的系统支持锂 UPS 电池，那么下一步就是联系供应商并检查您想要用作 UPS 的电池类型的确切规格。 UPS 更换电池。
我的 UPS 不支持锂更换电池
如果您的 UPS 不支持，但您了解 磷酸铁锂不间断电源 是您所需要的，我们可以为您提供我们的 BAKTH-UPS储能系统，48V，100Ah，4800Wh。我们相信这是一个强大且多功能的解决方案，特别是当您需要可靠的备份时。
使用案例
这将适合家庭储能、小型办公室设置，甚至停电期间需要适度能源需求的小型工业应用。 48V 时的 4.8kWh 容量非常适合许多备用电源，因为它可以轻松应对几个小时的停电（当然取决于负载）。
收费：
电流（0.2C 标准和 1.0C 最大）可以同时进行：标准充电和快速充电。
放电：
标准 DR (0.5C) 和最大 DR (1.0C) 将持续支持您的高功率负载。
状况：
是的，锂 UPS 替换电池可以在恶劣的条件下使用（充电 0°C 至 55°C，放电 -20°C 至 60°C），但其代价是寿命较短，电池的最长使用寿命将是如果您妥善保管并将其保持在 20°C 至 30°C 范围内，就会发生这种情况。不太热也不太冷。你的小电池会快乐很长一段时间。
我的 UPS 不支持锂更换电池，但我觉得很狡猾
另一方面，如果您有一台老式 UPS，不支持锂电池更换，但您是一名工程师，您 100% 确定您要做的每一个小细节，尤其是安全性（您的安全是我们最关心的）记住：
充电配置文件差异。
更换充电器或调整充电器设置（如果可能）？因为铅酸电池需要 CC/CV 配置文件，并且 LiFePO4 UPS 替换电池 （我们假设您将使用这种类型）更喜欢不同的电压截止（12V 电池约为 14.6V）。
电池管理系统（BMS）
只要确保你的锂 UPS 更换电池 有内置 BMS，如果没有 – 买一个 （甚至来自我们——比克科技）。提前确保您的 UPS 和电池的 BMS 兼容（可以正确通信）非常重要。
电压差异
你的全新 LiFePO4 UPS 替换电池 与旧的铅酸电池相比，通常会在更高的标称电压下运行。每节 LiFePO4 的工作电压为 3.2V，铅酸电池的工作电压约为 2V。这意味着对于典型的 12V 系统，您的锂电池将在大约 12.8V 下运行。
容量匹配和运行时间
为了 锂 UPS 更换电池 国防部几乎是铅酸电池的两倍。粗略地说，这是 90% 与 50%，这很好，因为您需要更少的 Ah 来实现相同的运行时间。记得省钱并重新计算容量。如果您的旧铅酸电池有 150-200 Ah，那么您的新铅酸电池 LiFePO4 UPS 替换电池 只需 100Ah 即可提供相同的运行时间。
我们的 UPS 锂电池
And if you need some LiFePO4 batteries, here is what BAK TECHNOLOGIES (it’s in caps because we are shouting) has for you!
BAKTH-磷酸铁锂 12.8V 24Ah, 307.2Wh
Optimal for 💡
Tailored for compact applications like home electronics backup—WiFi routers, small LED lighting, and low-consumption devices. 🏠 Runtime of this battery excels with lightweight demands, effortlessly powering a 100W device for approximately 3 hours. 🌟 Recommended for low-power devices requiring uninterrupted operation during brief power disruptions. ⚡
BAKTH-磷酸铁锂 12.8V 54Ah, 691.2Wh
Optimal for 🔋
非常适合中级 UPS 应用，包括配备笔记本电脑、路由器和小型显示器的家庭办公环境。 💼 运行时间：有效支持 200W 设备约 3 至 3.5 小时，为中等功率要求提供强大的备份。 ⚙️ 推荐用于在停电期间需要可靠性能的家庭办公室或关键小型系统。 ⚡
BAKTH-磷酸铁锂 12.8V 100Ah, 1280Wh
非常适合💼
专为大量 UPS 应用（计算机、安全系统和医疗设备）而设计。 🔋 能够承受 300W 负载约 4 小时或较低负载长时间运行。 🚀 我们建议将其用于家庭娱乐设置、小型服务器机房或需要可靠备用电源的办公空间。 ⚙️
BAKTH-磷酸铁锂 48V 30Ah, 1440Wh
最适合🏭
专为需要更高电压和功率容量的工业或重型 UPS 系统而设计。 ⚡ 非常适合支持高功率设备，可有效运行 400W 负载约 3 至 3.5 小时。 🔧 我们推荐用于小型数据中心、电信基础设施或工业控制系统，因为强大的电源供应至关重要。 🔌