鉅大LARGE | 點擊量：1026次 | 2021年09月13日
磷酸鐵鋰離子電池在基站中的應用
磷酸鐵鋰蓄電池特點磷酸鐵鋰離子電池是鋰離子電池家族中最安全的高比能量電池。磷酸鐵鋰離子電池的放電電壓非常平穩，一般為3.2V，放電后期（重要指剩余的10％容量）電壓變化較快，截止電壓一般為2.5V。環境溫度特別是低溫會對磷酸鐵鋰離子電池的放電容量出現影響：-20℃的放電容量是常溫容量的45％，-10℃是常溫的65％，-5℃是常溫的80％，0℃是常溫的90％，0℃～20℃的放電容量變化非常小。磷酸鐵鋰離子電池的低溫性能優于鉛酸蓄電池。
安裝注意事項
雖然磷酸鐵鋰蓄電池在出廠時正負極板都進行了充放電活化，但假如磷酸鐵鋰蓄電池的安裝日期距出廠日期時間較遠，經過長期的自放電容量必然會有損失。另外，磷酸鐵鋰蓄電池在出廠時荷電量一般為60％，安裝初始時應該對電池組進行補充電。由于單體電池自放電的差異，可能會出現各電池端電壓不均衡的現象。磷酸鐵鋰離子電池組安裝前必須測量開路電壓，開路電壓差不能大于50mV，需做好電池測試并記錄。用假負載可以對電池組按0.1C10和0.2C5進行容量試驗，此試驗不需接入電池管理系統（BatteryManagementSystem，BMS），只需將電池組串聯起來，但是放電過程中必須嚴格檢測電池單體電壓，每小時對電池的總電壓、放電電流、電池單體電壓進行測量并記錄。電池在放電后期每10min檢測放電電池單體電壓低的電池，若有一只電池端電壓到2.5V馬上停止放電，計算出實際電池放出的容量與蓄電池額定容量是否一致，若基本一致則證明電池放電試驗合格，再對電池進行充電。若放電到終止電壓時，電池組放出的容量與額定容量的差別大于15％，說明電池組的出廠容量可能存在問題，應及時聯系廠商處理。
影響因素
⑴度對磷酸鐵鋰蓄電池的影響
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
溫度對磷酸鐵鋰離子電池的影響相對鉛酸蓄電池要小很多，特別是在放電的情況下。對同等規格的兩種蓄電池進行溫度特性測試，磷酸鐵鋰離子電池要比密封閥控鉛酸電池容量高出20％。由于磷酸鐵鋰材料自身的電化學特性，該電池的低溫充電性能稍差，充電溫度要求高于0℃，否則電池的不可逆容量會隨著溫度的降低而升高。磷酸鐵鋰離子電池在55℃左右的環境下仍然可以較好地循環充放電。
⑵歇浮充電對磷酸鐵鋰蓄電池的影響
由于磷酸鐵鋰離子電池的電解液是有機液體，再加上鋰金屬非常活潑，所以該電池必須密封。電池在正常充放電條件下幾乎不出現氣體，即使電池長期處于間歇浮充狀態，電池內部也不會出現較高壓力。另外，通信基站的備用電源長期處于浮充狀態，有關電池的間歇浮充而言，其電壓長期處于3.65V左右。這個電壓對電池極板和電解液都是比較穩定的狀態，因此磷酸鐵鋰蓄電池非常適合用于通信基站。
BMS
充、擠壓、針刺等濫用的條件下仍然安全，但是會對電池的循環壽命造成極大影響。磷酸鐵鋰離子電池生產工藝比較復雜，單體電池的一致性差異會比密封閥控鉛酸電池大，這就導致電池組在充電后期個別單體電池的電壓迅速上升，加之通信基站長期處于無人值守狀態，不容易及時發現，從而造成磷酸鐵鋰離子電池組壽命減短或者損壞的現象。為了防止以上現象要用BMS保障電池的安全可靠。BMS是電池保護和管理的核心組成部分，不僅要保證電池安全可靠，而且要充分發揮電池的性能并延長使用壽命。作為通信用的后備電能，BMS在開關電源和電池之間起到橋梁用途。BMS的安全管理模式對電池的安全性至關重要，重要包括數據采集單元、計算以及控制單元、均衡單元、控制執行單元和通信單元。
磷酸鐵鋰蓄電池應與開關電源配套使用
針對上述磷酸鐵鋰離子電池的特性，在進行電源設備選型或設置時只需把浮充電壓或均充電壓調整到磷酸鐵鋰離子電池所要的充電電壓即可。這里要特別說明的是，相有關密封閥控鉛酸電池而言，磷酸鐵鋰離子電池的充電過程并不是浮充加均充的充電模式，只要滿足磷酸鐵鋰離子電池充電時所要的充電電壓即可。磷酸鐵鋰離子電池即便是長期處于均充電狀態，由于自身的保護功能，電池性能不會發生改變，磷酸鐵鋰離子電池在這方面的優勢非常明顯。另外，開關電源的實時監控、穩壓限流、均浮充自動轉換、電池溫度補償、智能化管理和二次下電等功能的設置可以直接參照鉛酸電池的設置，只需把充電電壓提高到磷酸鐵鋰離子電池所需的充電電壓。例如，某移動基站使用48～300Ah磷酸鐵鋰離子電池兩組，在更換電池時為了保證供電安全，將兩組磷酸鐵鋰離子電池進行離線測試。測試每組電池的總電壓后，調整開關電源直流供電電壓與之對應，分別將兩組鐵鋰離子電池接入系統進行補充電。此時開關電源充電壓設置為56.4V，充電電流限制為每組30A。兩組電池組初始充電電流分別為29A和31A，隨著電池組電壓升高，充電電流會相應地減小，當電池組電壓和開關電源的充電電壓非常接近時，電池組的充電電流逐漸減小為0，此時電池組的BMS起到了保護用途，充電系統通過BMS與電池斷開，電池充電完成。充滿電后，兩組電池靜止8h進行放電試驗。為了測試兩組電池組的大電流放電能力，采用0.2C5電流放電，即120A。本次放電總時間為5h，智能負載柜顯示屏中顯示的電流基本都在120A，電池組所放出的容量為600Ah。磷酸鐵鋰離子電池放出了額定容量的100％，所以電池組放出的容量完全滿足額定容量要求，整個放電過程中智能假負載十分穩定
磷酸鐵鋰蓄電池的試驗
⑴對性放電試驗
根據磷酸鐵鋰離子電池的工作特點，電池端電壓的測量不能只在間歇浮充狀態，還應在放電狀態下進行檢測。電池端電壓是反映電池工作狀況的重要參數。由于外加電壓的存在，間歇浮充狀態下進行電池端電壓測量，其電壓易造成假象。因此每年應定期對電池進行一次帶載核對性放電試驗，放出蓄電池實際容量的30％～40％；并利用電池監控系統對蓄電池組進行實時檢測并打印存檔；同時檢查蓄電池連接條接觸情況，對蓄電池連接條有松動的進行緊固，確保蓄電池安全穩定地運行。
⑵量放電試驗
在目前各通信電源供電系統中，開關電源與磷酸鐵鋰蓄電池為并聯間歇浮充供電，因此蓄電池組無法脫離供電系統，無法單獨給蓄電池做容量試驗。由于磷酸鐵鋰蓄電池對環境溫度要求不高、電池使用壽命長等特點，可以每3年對蓄電池組進行容量試驗，電池使用6年后每年進行一次容量試驗，要求放出容量的80％以上為合格。一般情況下，這種試驗是在帶實際負荷的條件下進行的（或實際負荷加上假負載）。為了確保在這種情況下直流供電系統安全可靠地供電，應對柴油發電機組進行檢查，確保柴油發電機組供電正常；同時針對直流供電系統的負荷情況，確定電池組的放電倍率，符合3小時率、5小時率或10小時率放電，3小時率放電電流為0.25C3，5小時率放電電流為0.168C5，10小時率放電電流為0.10C10，最好在環境溫度為20℃左右按10小時率進行容量試驗。由于磷酸鐵鋰離子電池有BMS保護，執行電池容量試驗時把開關電源的浮充電壓設定為45V，再斷開開關電源的交流輸入，用直流鉗型表檢測電池放電電流以確保基站供電安全。
磷酸鐵鋰蓄電池的維護
（1）環境要求
根據電池的環境要求，室溫不宜超過55℃，建議環境溫度應保持在0～55℃；防止陽光對電池直射，朝陽窗戶應做遮陽處理；確保電池組之間預留足夠的維護空間。
⑵注意事項
不同規格、不同型號的磷酸鐵鋰蓄電池禁止在同一直流供電系統中使用，新舊程度不同的蓄電池不應在同一直流供電系統中混用。如具備動力及環境集中監控系統，應通過動環境集中監控系統與BMS實時地對電池組的總電壓、電流、單體電壓、溫度進行監測。同時，通過電池監測裝置了解電池充放電曲線及性能，定期進行測量，及時發現故障并處理。
⑶檢查項目
應經常檢查磷酸鐵鋰離子電池的極柱、連接條是否出現松動、損傷、變形或腐蝕等現象；連接處有無松動，電池殼體有無損傷、滲漏和變形，電池及連接處溫升是否異常；根據廠商供應的技術參數和現場環境條件，檢查電池組及單體電壓是否滿足要求，檢測電池組間歇浮充時的充電電流是否在要求的范圍內；檢測電池組的充電限流值設置、低壓告警、高壓告警設置是否正確。如直流供電系統中設有二次下電裝置，應檢測二次下電電壓設置是否正確。
⑷電壓要求
磷酸鐵鋰蓄電池間歇式充電電壓一般設置為單體電池3.60～3.76V，電池組為56.4V。每月測量蓄電池組電壓和單體電池的端電壓。
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