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1、磷酸鐵鋰電池在通信行業(yè)應(yīng)用中的若干問題探討南京奧聯(lián)信息技術(shù)有限公司210019摘要：木文通過對(duì)磷酸鐵鋰電池的技術(shù)特性分析，結(jié)合當(dāng)前正在進(jìn)行的磷酸鐵鋰電池測(cè)試、試點(diǎn)應(yīng)用情況，主要對(duì)磷酸鐵鋰電池在通信行業(yè)應(yīng)用中的一些主要問題進(jìn)行探討分析。關(guān)鍵詞：磷酸鐵鋰電池；充放電特性；充放電電壓；BMS容量計(jì)算一、目前，在通信行業(yè)中所大量使用的閥控式密封鉛酸蓄電池，經(jīng)過數(shù)年的建設(shè)及運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，主要存在能量密度低、運(yùn)行環(huán)境溫度要求高、放電效率低、壽命短、鉛污染嚴(yán)重等弱點(diǎn)。隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展、節(jié)能減排的需要，在新形勢(shì)下通信行業(yè)對(duì)蓄電池有了更好的要求，需要革命性的技術(shù)進(jìn)步才可以解決上
2、述問題，為了加快磷酸鐵鋰電池在通信行業(yè)的推廣應(yīng)用，中國(guó)移動(dòng)正積極開展試點(diǎn)研究工作，探索中國(guó)移動(dòng)引入磷酸鐵鋰電池的安全性、適用性和經(jīng)濟(jì)性。木文通過對(duì)磷酸鐵鋰電池的技術(shù)特性分析，結(jié)合磷酸鐵鋰電池測(cè)試、應(yīng)用情況，主要對(duì)磷酸鐵鋰電池在通信行業(yè)應(yīng)用中的一些主要問題進(jìn)行探討分析。二、磷酸鐵鋰蓄電池技術(shù)特性二（一）磷酸鐵鋰蓄電池工作基木原理磷酸鐵鋰電池工作基木原理與鉛酸電池完成不同。電池充電時(shí)，Li+從磷酸鐵鋰材料中遷移到晶體表面，從正極板材料中脫出，在電場(chǎng)力的作用下，進(jìn)入電解質(zhì)，穿過隔膜，再經(jīng)電解液遷移到負(fù)極石墨晶體的表面，然后嵌入負(fù)極石墨材料中。與此同時(shí)，電子流通過正極的
3、鋁箔，經(jīng)極耳、電池極柱、負(fù)載、負(fù)極極柱、負(fù)極耳流向負(fù)極的銅箔電極，再經(jīng)導(dǎo)電體流到石墨負(fù)極，使負(fù)極的電荷達(dá)至平衡。電池放電時(shí)，U+從石墨晶體中脫嵌岀來(lái)，進(jìn)入電解質(zhì)，穿過隔膜，再經(jīng)電解質(zhì)遷移到磷酸鐵鋰晶體的表面，然后重新嵌入到磷酸鐵鋰的材料中。與此同吋，電子經(jīng)導(dǎo)電體流向負(fù)極的銅箔電極，經(jīng)極耳、電池負(fù)極柱、負(fù)載、正極極柱、正極極耳流向電池正極的鋁箔電極，然后再經(jīng)導(dǎo)電體流到磷酸鐵鋰正極，使正極的電荷達(dá)至平衡。二（二）磷酸鐵鋰電池充放電特性磷酸鐵鋰電池充電時(shí)，可分為恒流充電和限壓充電兩個(gè)過程，首先是恒流充電，當(dāng)電池電壓達(dá)到3.6V時(shí)電池轉(zhuǎn)入3.6V恒壓充電，直至電流減小至
4、初始充電電流的10%或者為零。磷酸鐵鋰電池放電吋，放電電壓非常平穩(wěn)，一般在3.2V左右，放電后期（主要指剩余的10%容量）的電壓變化較快，放電的截止電壓一般可以到2.5V左右。二（三）磷酸鐵鋰電池溫度特性通過大量實(shí)驗(yàn)表明：環(huán)境溫度對(duì)磷酸鐵鋰電池充、放電性能和循環(huán)壽命有一定的影響。二（三）①環(huán)境溫度對(duì)電池充電的影響由于磷酸鐵鋰材料自身的電化學(xué)特性，該電池的低溫充電性能稍差，充電溫度要求在-10°C以上，否則電池的不可逆容量會(huì)隨著溫度的降低而升高。二（三）②環(huán)境溫度對(duì)電池放電的影響環(huán)境溫度對(duì)磷酸鐵鋰電池放電影響相對(duì)鉛酸蓄電池要小很多，對(duì)冋等規(guī)格的兩種蓄電池進(jìn)行溫度特
5、性測(cè)試，磷酸鐵鋰電池要比密封閥控鉛酸電池容量高出20%左右二（三）③環(huán)境溫度對(duì)電池循環(huán)壽命的影響通過對(duì)50Ah/3.2V磷酸鐵鋰電池在不同環(huán)境溫度下進(jìn)行循環(huán)壽命測(cè)試發(fā)現(xiàn)：常溫時(shí)（25°C左右），電池循環(huán)壽命約為2000次，60°C溫度吋，電池循環(huán)壽僅為25°C吋的一半。三、磷酸鐵鋰電池充、放電電壓設(shè)置問題三（一）磷酸鐵鋰電池充電電壓設(shè)置磷酸鐵鋰電池充電過程中，首先是恒流充電，電池電壓初期奮較大上升，之后趨向平緩，當(dāng)電池電壓上升到3.6V吋表明電池已充滿，此吋電流迅速減小至初始充電電流的10%或者為零，電壓迅速上升。如果此吋不對(duì)充電電壓進(jìn)行限制，電池很快就發(fā)生過充
6、電，其電池過充特性情況如圖1-1所示：圖1-1:磷酸鐵鋰電池過充特性曲線當(dāng)電壓達(dá)到約4.2V以上吋電解液開始逐步分解產(chǎn)生氣體（如CO2CH4C2H4等），導(dǎo)致電池發(fā)鼓；當(dāng)電壓達(dá)到10.0V吋，電流開始下降，此吋電解液基本分解完，電池溫度升到70度左右后開始緩慢下降。為了避免電池過充，必須將電池充電電壓限制在4.2V以下，同吋考慮到采用-48V供電的通信設(shè)備最大承受電壓為-57?-60V，因此磷酸鐵鋰電池充電電壓建議設(shè)置為3.6?3.7V。三（二）磷酸鐵鋰電池放電截止電壓設(shè)置磷酸鐵鋰電池放電吋，電池放電電壓非常平穩(wěn)，一般在3.2V左右，放電后期（主要指剩余的10%
7、容量）的電壓下降非?？?。若不加以控制，電池很快就發(fā)生過放電。為了避免電池過放，磷酸鐵鋰電池放電截止電壓必須限制在2.0V以上，同吋考慮到采用-48V供電的通信設(shè)備最小承受電壓為-40V，因此磷酸鐵鋰電池放電截止電壓建議設(shè)置為2.7V以上。四、電池管理系統(tǒng)（BMS）選擇問題由于磷酸鐵鋰電池制造工藝復(fù)雜及鋰離子的相對(duì)活躍性，所以電池組中的單體電池電壓就存在不一致的現(xiàn)象，再加上鐵鋰電池充、放電曲線末端的比較陡，在蓄電池組充、放電過程中，微小的不一致就可能導(dǎo)致整組電池中某節(jié)電池達(dá)到過充或過放電壓點(diǎn)，從而加劇落后電池的損壞。從人量實(shí)驗(yàn)來(lái)看，0前還很難通過控制整組電池電壓避
8、免在蓄電池組充、放電過程
