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浅谈锂电池在电力通信中的使用

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摘要：通过对锂电池和免维护阀控式铅酸蓄电池的性能比较，分析锂电池相比铅酸蓄电池的优越性能。随着锂电池技术的发展成熟，锂电池势必将取代铅酸电池成为电力通信用蓄电池。并给出了锂电池在电力通信行业应用的广阔前景。

关键词：锂电池；铅酸蓄电池；电池管理系统（BMS）；标称容量；循环寿命

引言蓄电池是一种储能装置，能够在市电异常或断电时提供能量给负载。由于电力通信行业的特殊性，负载对供电的质量及不间断性有极高的要求。储能系统在电力通信电源系统中具有非常重要的地位，其性能直接影响到电源系统的体积、寿命及成本。传统是以铅酸蓄电池作为其能量储存装置，但是铅酸蓄电池能量密度低、体积大、质量大、温度范围窄。而且对环境温度敏感度高。铅酸蓄电池还被认定为危险废物回收处理难度大污染环境。锂电池则是绿色环保的首选，相对普通的铅蓄电池而言，锂电池具体积小、重量轻，高温性能突出，循环性能优异，可高倍率充、放电。对未来电力通信机房蓄电池室机房面积环境温度等各方面条件要求降低，综合成本也减少近一半。

1传统铅酸蓄电池工作原理及性能分析

密封阀控式蓄电池由正极板（正极为二氧化铅）、负极板（铅）、隔板、电解液（硫酸）、安全阀及外壳、端子等组成。其工作原理为：

放电过程的化学反应：

充电过程的化学反应：

传统的铅酸蓄电池对环境温度要求比较高的特点往往造成对蓄电池室环境的严苛要求，最佳运行温度为25℃左右。造成机房建设经济成本高及环境温度变化剧烈严重影响蓄电池的使用寿命。

图1传统的铅酸蓄电池温度与浮充电压

传统的铅酸蓄电池对于机房的面积和承载能力的要求将是锂电池的5倍以上，对机房建设加大了工作量及选址难度。在后期维护及更换蓄电池工作也造成了极大的困难和操作危险性。

图2传统铅酸蓄电池对机房面积和承重要求高

传统的铅酸蓄电池在高放电率下放电性能差且放电容量也会变小，通信机房的负荷往往会达到0.5C10或者更高的放电率，铅酸蓄电池的放电性能将急剧下降且会影响到蓄电池使用寿命。而且在不同的温度范围内铅酸蓄电池的放电容量差异也很大，为蓄电池运行维护工作带来了诸多不便。

图212V蓄电池组放电特性曲线

图4温度及放电速率对电池容量的影响

2锂电池工作原理及性能分析

锂电池的正极是锂的过度氧化物，负极是石墨或焦炭，电解质是锂盐和有机电解液。

图5锂电池结构图

锂电池性能相比传统铅酸蓄电池的优势明显

2.1高能量密度

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。同等质量下，磷酸铁锂电池的带电量是铅酸电池的5-8倍；同等体积下，磷酸铁锂电池带电量是铅酸电池的7-9倍。可见磷酸铁锂电池在能量密度方面对铅酸电池的显著优势。这会极大的降低对通信蓄电池室使用面积及承载重力的要求，在日常维护更换中也将大大降低工作难度及危险程度。

图6锂电池和铅酸电池的能量质量比和能量体积比

2.2长寿命

图7铅酸蓄电池及锂电池循环寿命

在环境温度25℃的条件下，分别对铅酸电池和锂离子电池进行80%放电量进行充放电循环，其循环次数分别如图所示，铅酸电池仅有不到500次的充放电循环，而锂离子电池却可以达到超过2500次的循环寿命。

2.3出色的温度特性及高放电率下出色的容特性表现。

图8锂电池放电特性曲线

相比较传统的铅酸蓄电池，锂电池在高放电率的情况下有着更好的放电特性，且在更宽的温度范围内0℃-60℃内的电池容量基本相同。

2.4安全环保免维护

安全来自于正极材料的稳定性及可靠的安全性设计，即使在剧烈碰撞中也不会产生爆炸。BMS管理系统可以实时监控电池的电流、电压、温度等参数，减少了大量的维护工作，真正实现了免维护，降低电池管理成本。锂离子电池不含铅、镍、铬等重金属，且使用过程中没有染污物排放。

图9铅酸蓄电池及锂电池性能比较

2.5经济成本优势明显

以一套传统600AH的铅酸蓄电池组10年运行维护成本为例需要：

运行成本

电池类型

运行周期

单套价格

维护成本

总价

传统铅酸蓄电池

5年

40万元

2万/年

100万

锂电池

10年

48万元

0

48万

表1铅酸蓄电池及锂电池运行成本比较

综上所述锂电池的各项性能均好于传统的铅酸蓄电池，使用锂电池代替传统的铅酸蓄电池在运行维护成本计算中大约减少5万/年/站，且可以降低专业人员维护次数减轻工作压力，减少工作中的不安全因素，提高设备的安全稳定运行水平。

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-全文完-