磷酸铁锂电池在通信行业中的应用

2011-12-24 13:59:53来源: 互联网
前言

  传统的阀控式密封铅酸电池以其成本低廉、技术成熟、维护方便得到广泛应用,然而,随着无线通信技术的不断发展和无线基站应用场景的复杂化,传统的蓄电池逐步显现出体积大、对环境温度要求苛刻等劣势。磷酸铁锂电池由于具有体积小、重量轻,高温性能突出,循环性能优异,可高倍率充、放电,绿色环保等众多优点,更适用于环境温度高、机房面积及承重小等恶劣的基站环境。在末端供电后背电池方面可作为铅酸蓄电池的有效补充。

  1目前后备电源面临的问题

  1.1传统铅酸蓄电池对环境温度要求比较高

  目前市内宏基站的站址选择越来越难,室外一体化基站开始大规模建设。传统的铅酸蓄电池对环境温度要求比较高的特点造成传统的铅酸蓄电池很难适应室外高温等恶劣天气。林外,除了铅酸蓄电池外,室内宏基站的其他设备对环境温度的适应范围都比较宽。机房空调就是为了给铅酸蓄电池提供适当的环境温度。为了节能减排,目前已开发出蓄电池保温箱等蓄电池专用的小型空调设备。如果能找到一种对环境温度要求不高的电池作为后备电源,不仅能解决室外一体化基站后备电源的问题,而且还能省掉机房专用空调,这样既节省了工程初期购买空调的投资,也节省了基站运行时的大量电费开销。

  1.2传统铅酸蓄电池对机房面积和承重要求高

  室内宏基站设备中,电源设备占比最大,而电源设备中提及和占地面积最大的就是蓄电池。室内宏基站的机房大多采用民房,根据结构专业的统计计算,民房的承重设计一般为150~200kg/m,而铅酸蓄电池对机房的承重要求不低于400kg/m,所以在现有的民房内摆放铅酸蓄电池都需要经过加固处理。这样一方面加大了工程量,另一方面也加大了选址难度。另外,目前通信设备逐步向小型化、分散化的方向发展,末端设备的功耗越来越小,要求后备电池的体积更小,重量更轻。

  1.3传统铅酸蓄电池的高倍率放电性能较差

目前电网质量越来越完善,很少出现市电大面积长时间停电的状况,而基站的停电往往是由于市政项目的频繁建设所造成的短时间频繁停电,这需要蓄电池短时间大电流高倍率放电,而传统铅酸蓄电池的高倍率放电性能较差。

  1.4蓄电池没有纳入监控系统

  蓄电池没有纳入监控系统,蓄电池还剩余多少容量不清楚。

  1.5传统铅酸蓄电池会对环境造成污染

  传统的铅酸蓄电池在生产制造和使用后期,如果处理不当,会对环境造成污染。

  2锂电池工作原理

  锂电池的正极是锂的过度氧化物,负极是石墨或焦炭,电解质是李岩和有机电解液,锂离子电池得名于锂离子电池正极材料。图1示出的是磷酸铁锂电池的结构。

 


磷酸铁锂离子电池的工作原理为

 

3磷酸铁锂电池的优势分析

  表1示出的是集中正极材料性能,由表1可以看出磷酸铁锂电池再循环使用寿命、安全性能、价格等方面具有明显的优势。


 

  3.1高能量密度

  能量密度是指在一定的空间或质量物质中储存能量的大小。电池的能量密度是指平均单位体积或质量所释放出的电能。在相同踢几下,锂离子电池的能量密度是铅酸电池的3~4倍,是镍镉电池的2.5倍,是镍氢电池的1.8倍,因此在电池荣来那个相等的情况下,锂离子电池就会比铅酸、镍镉、镍氢电池的体积更小,重量更轻。相同容量的另算铁锂电池与铅酸电池相比,体积减少25%~30%,重量减少50%~60%。

  3.2长寿命

  铅酸电池的循环寿命在300次左右。而磷酸铁锂动力电池,循环寿命达到800次以上。铅酸电池对环境温度要求较高,在恶劣的环境温度下,使用寿命不超过5年。而磷酸铁锂电池在同样条件下使用寿命更长。

  3.3出色的高温性能

  磷酸铁锂电池热峰值可达350~500℃,工作温度范围宽广(-20~+75℃),高温(60℃)情况下仍可以放出100%容量。

  3.4高倍率放电

  图2 示出的是磷酸铁锂电池放电曲线。

 

  可大电流2C快速充放电,在专用充电器下1.5C充电40min内即可将电池充满,启动电流可达2C,而铅酸电池现在无此性能。

  3.6安全
  安全来自于正极材料的稳定性及可靠地安全性设计,磷酸铁锂完全解决了钴酸锂和锰酸锂的安全隐患问题,钴酸锂和锰酸锂在强烈的碰撞下会产生爆炸,而磷酸铁锂已经过严格的安全测试,即使在剧烈的碰撞中也不会产生爆炸。

  3.7环保

磷酸铁锂材料不含任何重金属与稀有金属,无毒,无论在生产及使用中军无污染,符合欧洲RoHS规定,为绿色环保电池。而铅酸电池中却存在着大量的铅,在其废弃后若处理不当,仍会对环境造成二次污染。

  3.8无记忆效应

  可充电电池经常处于充满不放完的条件下工作,容量会迅速低于额定容量值,这种现象叫做记忆效应。像镍氢电池、镍镉电池、铅酸电池都存在记忆性,而磷酸铁锂电池无此现象,电池无论出于什么状态,可随冲随用,无需先放完全再冲电。

 


  4磷酸铁锂电池的缺点

  磷酸铁锂电池成本虽然呈下降趋势,但任然相对偏高,而且单体容量也有待进一步提升。另外,磷酸铁锂电池还没有经过长期实践验证,还不宜在通信行业中大范围推广,短期内很难形成产业优势。

  5磷酸铁锂电池在通信行业中的应用

  磷酸铁锂电池的应用领域比较广泛,包括公交车、电动汽车、景点游览车及混合动力车等大型电动车辆,电动自行车、高尔夫球车、小型平板电瓶车、铲车、清洁车、电动轮椅等轻型电动车,电钻、电锯、割草机等电动工具,小型医疗仪器设备及便携式仪器等。

  在通信行业,磷酸铁锂电池定位于小型化、分散化、环境恶劣的场景,可作为铅酸电池的有效补充通信行业主流电池厂家均已开发出自己的磷酸铁锂电池产品,荣来那个从10到50Ah,供电系统有48V直流供电系统和UPS交流供电系统,安装方式有嵌入式和壁挂式等多种方式,应用场景包括户外、楼道、弱电井等,供电设备包括末端传输设备、直接放站时而被、RRU等。

  6磷酸铁锂电池的发展方向

  燃料电池、钒电池等未来电池技术尚未成熟,锂电池作为新一代电池技术的代表,已成功走向市场,开启了规模化的商业应用。国家“十二五”计划已将锂电池作为未来电池技术的重点发展方向。2009年4月29日《通信用后备式锂离子电池组》技术标准仪征市发布。我国现在已有一些工厂生产磷酸铁锂电池正极材料及不同容量的磷酸铁锂电池。未来磷酸铁锂电池将会更便宜,并且其应用将更普遍,将是未来动力电池市场的主流。

 


  7 结束语

  目前锂电池已经在电动自行车、电动汽电动工具等方面得到了较为广泛的应用。但由于锂电池价格较高、单位容量较小等缺点,在通信行业应用还较少。然而,我们相信由于锂电池的众多优点,经过不断的研究和技术革新,锂电池将成为划时代的后备电源设备从而在通信行业得到越来越多的应用,问通信设备提供更好的后备保障。

关键字:磷酸铁  锂电池  通信

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/1224/article_13591.html
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