中國移動聯(lián)合研發(fā)項目報告--新型電池在通信基站的應用分析

1、中國移動聯(lián)合研發(fā)項目報告中國移動聯(lián)合研發(fā)項目報告 2010_LH_40 2010_LH_40 新型電池在通信行業(yè)中的應用研究新型電池在通信行業(yè)中的應用研究20102010年年1212月月3030日日是否集團重點項目：是是否集團重點項目：是第2頁 開題計劃完成情況開題計劃完成情況目目 錄錄二、主要研究成果（整合后）二、主要研究成果（整合后）1.1 研究背景及目標研究背景及目標1.2 主要研究內容主要研究內容1.3 開題計劃完成情況總結開題計劃完成情況總結第3頁1.1 1.1 研究背景及目標研究背景及目標使用面積的使用面積的要求要求u 土地、建筑等資源的有限性、稀缺性、高增值性，如何有效利用機房、

2、基站的使用面積是當前的一大重要課題，高密度的機房要求通信設備趨向于集成化、小型化、輕型化，也對電池有同樣的要求，即對電池的比能量提出了更高的要求。u 節(jié)能減排要求機房、基站的環(huán)境溫度進一步提升，也對電池的使用溫度提出了更高的要求。即要求高環(huán)境溫度下的電池保持長壽命。u TD等發(fā)展需要、及降低建設成本和維護成本需要，大量室外站、室內分布站、延伸系統(tǒng)、綜合接入點迫切需要比能量高、耐高溫、壽命長的電池。u 保障需要：部分室內延伸系統(tǒng)、綜合接入點由于環(huán)境空間、設備空間的限制，無法使用傳統(tǒng)大體積電池；室內分布系統(tǒng)、城區(qū)站由于噪音等問題無法用傳統(tǒng)的發(fā)電機應急保障。需要高比能量的電池。u 環(huán)境保護需要、節(jié)能

3、減排需要，對電池的使命壽命提出了更高的要求，也對電池的整個生產過程中對環(huán)境的影響提出了更高的要求。p 通信業(yè)發(fā)展的要求通信業(yè)發(fā)展的要求p對 通 信 用 蓄 電 池 的 使 用 溫 度 范 圍 、 比 能 量 、 壽 命 、 對 環(huán) 境 的 影 響 等 提 出 了 更 高 的 要 求 。第4頁1.1 1.1 研究背景及目標研究背景及目標使用面積的使用面積的要求要求p 電池技術現(xiàn)狀與發(fā)展電池技術現(xiàn)狀與發(fā)展p電 池 技 術 歷 史 情 況 ：u通信用電池從開口式鉛酸電池，到防酸隔爆電池，再發(fā)展到目前通信機房、基站等大量普遍使用的是閥控式鉛酸電池。但是閥控式鉛酸蓄電池存在比能量低、溫度適應性差、壽命短

4、、大電流放電率低等問題。p 近年來各種新型電池涌現(xiàn)：u 閥控式密封膠體電池：高溫適應性、使用壽命較閥控式鉛酸電池強，目前在通信業(yè)已有部分應用。 u鉛酸富液電池：高溫適應性強、使用壽命長等優(yōu)點，目前在通信業(yè)已有部分應用。 u鉛酸卷繞電池：比能量較高，可大電流充放電，環(huán)境適應性相對較強，目前在通信業(yè)已有少量試應用。u液流電池：使用壽命很長，比能量不高，無規(guī)模市場化產品、價格很高，未市場化。 u燃料電池：比能量高，安全性差目前無規(guī)模市場化產品、價格很高，未市場化。 u鎳氫電池和鎳鎘電池：市場售價居高不下，存在鎘金屬污染問題，。u 鋰離子電池（磷酸鐵鋰）：具有高比能量、長壽命、環(huán)境適應性好、無污染等優(yōu)

5、點，但價格較高。目前在通信 業(yè)已有少量試應用。第5頁1.1 1.1 研究背景及目標研究背景及目標使用面積的使用面積的要求要求p 研究的主要目的研究的主要目的p研 究 各 新 電 池 的 技 術 應 用 特 性 。 如 鋰 電 池 ：u磷酸鐵鋰電池在各種溫度下的充放電特性，循環(huán)壽命如何？u安全性研究：短路試驗、著火試驗、穿刺試驗等？u磷酸鐵鋰電池的控制管理方法，-48V系統(tǒng)、UPS系統(tǒng)磷酸鐵鋰電池組在浮充情況下的離散性研究等。u傳統(tǒng)的電源系統(tǒng)對電池的管理模式是否適合磷酸鐵鋰電池，鋰電池的并聯(lián)特性等。p節(jié)能減排u本研究可以為公司的節(jié)能減排項目起到推動作用：使用高環(huán)境適應性新型電池、提高站點運行溫度

6、，減少空調運行能耗。p降低電池綜合應用成本 由于可降低對站點的環(huán)境要求，則可降低站點的建設成本；選擇最合適的電池，則可降低對電池的前期投資和后期使用費用；采用耐高溫電池，延長電池在惡劣環(huán)境下的使用壽命，降低電池投入；采用新型長壽命電池，簡化電池運行維護，降低電池投入；使用合適的蓄電池降低站點的故障率和維護成本。 p提升網絡質量用鋰電池等新型電池保障因無法使用小發(fā)電機發(fā)電的站點的應急供電，降低站點退服率、提升網絡質量；用高比能量的新型電池作為因環(huán)境限制無法使用傳統(tǒng)鉛酸電池的站點的后備電池，降低站點退服率、提升網絡質量。p環(huán)保作用新型電池替代現(xiàn)有閥控鉛酸電池，將可以改變電池的行業(yè)現(xiàn)狀，改變電池行業(yè)

7、高污染、高能耗的問題；也為中國及至世界的節(jié)能環(huán)保起一定作用；采用高質能比、高體積能量比的電池可以在節(jié)材節(jié)地方面發(fā)揮重要作用。第6頁1.2 1.2 主要研究內容及分工主要研究內容及分工p 研究的主要內容研究的主要內容1.對電池使用場景進行分類將機房或站點按基礎設施條件、功耗、使用環(huán)境、維護要求進行分類，不同場景(主要個場景）各提出對電池的性能要求?？沙醪桨咽褂脠鼍胺譃樗拇箢悾涵h(huán)境較好場景 環(huán)境惡劣場景；新能源基站場景；應急保障用場景。 . 新型電池的使用特性梳理與研究 對試點應用的新型蓄電池的比能量、環(huán)境適應性、使用壽命等特性進行梳理。研究、分析其充放電特性、規(guī)范溫度下的循環(huán)壽命、高溫下的循環(huán)壽

8、命、安全性、電池管理特性、均衡性等，并進行實際應用測試。3. 電池綜合使用費用分析，及新型電池的場景適用性研究 綜合考慮電池使用單位面積年租金、電池年折舊、保證合適溫度的能耗與年折舊、年維護費等，分析各種場景下不同電池的年綜合使用費，以年綜合使用費最低的電池為此場景下最適合使用。并以此為基礎考慮各種新型電池對場景的匹配。4.新型電池充電技術研究 研究鋰電池充電均衡管理技術，及各種新型電池的電池管理特性要求，即對充電源的要求。5. 總結 綜合不同場景的使用要求、電池特性、測試結果、試點結論總結出移動通信基站電池的選擇和使用結論，為不同的站點推薦適用的電池。第7頁1.3 1.3 開題計劃完成情況總

9、結開題計劃完成情況總結主要內容提示，僅供參考：一、開題計劃執(zhí)行情況：包括時間、人員分工、研究成果等是否達到了該聯(lián)合項目“開題報告”中的具體要求和目標；二、研究中存在哪些不足？u 設計、制訂了蓄電池適用評估公式，大大方便了電池應用的選擇；設計、制訂了蓄電池適用評估公式，大大方便了電池應用的選擇；u對電池的應用場景進行了分類；對電池的應用場景進行了分類；u評估了各類電池在各場景中的應用性；評估了各類電池在各場景中的應用性；u閥控電池的應用情況，分析了其壽命短的原因；閥控電池的應用情況，分析了其壽命短的原因；u已應用了膠體電池，試點應用了鐵鋰電池、富液電池、卷繞電池。已應用了膠體電池，試點應用了鐵鋰

10、電池、富液電池、卷繞電池。u已對膠體電池、鐵鋰電池進行了初步的測試。已對膠體電池、鐵鋰電池進行了初步的測試。u 初步分析了鐵鋰電池、膠體電池、富液電池等新型電池的技術性能、應用初步分析了鐵鋰電池、膠體電池、富液電池等新型電池的技術性能、應用特點、及場景適用性。特點、及場景適用性。p 浙江公司完成情況：浙江公司完成情況：第8頁1.3 1.3 開題計劃完成情況總結開題計劃完成情況總結主要內容提示，僅供參考：一、開題計劃執(zhí)行情況：包括時間、人員分工、研究成果等是否達到了該聯(lián)合項目“開題報告”中的具體要求和目標；二、研究中存在哪些不足？u 試點用的電池到貨較慢，由于國內電信業(yè)應用不多，鐵鋰電池、富液電

11、池從試點用的電池到貨較慢，由于國內電信業(yè)應用不多，鐵鋰電池、富液電池從訂貨至到貨要訂貨至到貨要1月多。月多。u測試條件有限，現(xiàn)場很多項目難測試。測試條件有限，現(xiàn)場很多項目難測試。u應用、測試時間不足，對電池的應用驗證特別是壽命的驗證需很長一段時間。應用、測試時間不足，對電池的應用驗證特別是壽命的驗證需很長一段時間。u費用有限及來源較困難，試點應用的電池需較大一筆費用去采購，對地市級公費用有限及來源較困難，試點應用的電池需較大一筆費用去采購，對地市級公司是很大一筆開支。司是很大一筆開支。p 研究中存在的不足：研究中存在的不足：第9頁一一. . 開題計劃完成情況開題計劃完成情況目目 錄錄二、主要研

12、究成果（整合后）二、主要研究成果（整合后）2.2 2.2 閥控電池的分析評估閥控電池的分析評估2.3 2.3 鋰電池的應用研究鋰電池的應用研究2.4 2.4 膠體電池、富液電池的應用研究膠體電池、富液電池的應用研究2.6 2.6 純鉛電池、卷繞電池的應用研究純鉛電池、卷繞電池的應用研究2.8 2.8 其它新型電池的應用研究其它新型電池的應用研究2.9 2.9 主要創(chuàng)新點與總結主要創(chuàng)新點與總結2.1 2.1 蓄電池適用評估公式研究蓄電池適用評估公式研究第10頁一一. . 開題計劃完成情況開題計劃完成情況目目 錄錄二、主要研究成果（整合后）二、主要研究成果（整合后）2.2 2.2 閥控電池的分析評

13、估閥控電池的分析評估2.3 2.3 鋰電池的應用研究鋰電池的應用研究2.4 2.4 膠體電池、富液電池的應用研究膠體電池、富液電池的應用研究2.6 2.6 純鉛電池、卷繞電池的應用研究純鉛電池、卷繞電池的應用研究2.8 2.8 其它新型電池的應用研究其它新型電池的應用研究2.9 2.9 主要創(chuàng)新點與總結主要創(chuàng)新點與總結2.1 2.1 蓄電池適用評估公式研究蓄電池適用評估公式研究第11頁2.1 2.1 蓄電池適用評估公式研究蓄電池適用評估公式研究p 電池綜合使用費計算，應包括以下三個方面電池綜合使用費計算，應包括以下三個方面1、電池占用面積年租金u電池需要占用機房基站的面積，此面積在租用基站則需

14、租金，在自建基站則需建設費分攤，為簡單可統(tǒng)一按當?shù)氐淖饨饟Q算。u費用標準說明：租用機房按承重325KGM2計算,并考慮電池維護空間。如500AH/48V閥控電池的重量為1000KG,則需要占用面積6平方左右，當?shù)仄椒綑C房租金為年1800元(按當?shù)?00元平方），則當?shù)啬曜饨馂?.6元48VAH年。2、電池年維護費u電池安裝費用每年分攤；電池定期的維護巡檢、測試需要的人工費用、儀表使用費等。u費用標準說明：包括電池維護、測試費用、落后電池更換費用等，及安裝費用分攤，如500AH/48V閥控電池電池年維護費1000元左右，則為2元48VAH年。3、電池年使用費u加裝空調或電池恒溫箱的電池年使用費用

15、（只列電池占用的空調能耗，可以電池恒溫箱計）：每年電池使用費：500AH/48V閥控電池新的價格為15000元、報廢價格為7000元，使用壽命為年，則每年計1000元，則為2元48VAH年。空調耗電費及空調折舊和空調年維護費：按確保電池在溫度度左右所需電池恒溫箱的年耗電及年折舊，以使用期8年計（500AH電池恒溫箱單價以6000元計），則年耗電500元，年折舊750元，則為2.5元48VAH年。u無空調或電池恒溫箱的電池年使用費：500AH/48V閥控電池新的價格為15000元、報廢價格為7000元，使用壽命為2.67年，則每年計3000元，則為6元48VAH年。適用評估公式說明：在各種不同的

16、場景如何選擇適宜的電池，需要一個標準去衡量，無論是電池體積重適用評估公式說明：在各種不同的場景如何選擇適宜的電池，需要一個標準去衡量，無論是電池體積重量所需要的面積，還是電池的安裝、維護、測試、更換、報廢更新，及電池受環(huán)境影響的使用壽命等，量所需要的面積，還是電池的安裝、維護、測試、更換、報廢更新，及電池受環(huán)境影響的使用壽命等，都可以按錢計算，匯總成年電池綜合使用費來衡量。都可以按錢計算，匯總成年電池綜合使用費來衡量。評估公式：電池綜合使用費電池占用面積年租金電池年維護費電池年使用費評估公式：電池綜合使用費電池占用面積年租金電池年維護費電池年使用費第12頁2.1 2.1 蓄電池適用評估公式研究

17、蓄電池適用評估公式研究除個別敏感站、面積及承重限制站，所有機房、站點使用的電池都可按此表估算綜合使用費用，并作相應場景最適宜的電池選擇。電池的使用場景： A.環(huán)境較好場景：機房，配置空調或電池恒溫箱的基站；B. 環(huán)境惡劣場景：未配置空調或電池恒溫箱站點；C.新能源基站場景：電池需頻繁充放電的場景；D.應急保障用場景：便攜式電池應急應用的場景。 同一場景下，那種電池綜合使用費用最便宜，同一場景下，那種電池綜合使用費用最便宜，則此電池最適用于該場景則此電池最適用于該場景第13頁2.1 2.1 蓄電池適用評估公式研究蓄電池適用評估公式研究p 電池使用場景說明：電池使用場景說明：u 場景A(環(huán)境較好場

18、景)：指配置有空調的機房（A+)，或配置有空調或電池恒溫箱的基站（工A-)，及配置空調經常停電且無法發(fā)電的站（A-)。u 場景C(新能源基站場景)：使用太陽能、風能等站點，或電動車等，需頻繁充放電的場景，且一般都未配空調。u 場景B(環(huán)境惡劣場景)：指未配置空調或電池恒溫箱的站點（B+：包括一些室內站、室內分布、綜合接入點等，B-:室外邊際站等。u 場景D(應急保障用場景)：很多基站是敏感站，無法發(fā)電，可考慮用電池去應急保障，則電池用于應急保障的場景，此場景很少。第14頁一一. . 開題計劃完成情況開題計劃完成情況目目 錄錄二、主要研究成果（整合后）二、主要研究成果（整合后）2.2 2.2 閥

19、控電池的分析評估閥控電池的分析評估2.3 2.3 鋰電池的應用研究鋰電池的應用研究2.4 2.4 膠體電池、富液電池的應用研究膠體電池、富液電池的應用研究2.6 2.6 純鉛電池、卷繞電池的應用研究純鉛電池、卷繞電池的應用研究2.8 2.8 其它新型電池的應用研究其它新型電池的應用研究2.9 2.9 主要創(chuàng)新點與總結主要創(chuàng)新點與總結2.1 2.1 蓄電池適用評估公式研究蓄電池適用評估公式研究第15頁2.22.2 閥控電池的分析評估閥控電池的分析評估浙江公司浙江公司2006年年1月至月至2010年年7月共有月共有5353組閥控電池報廢。下面根據(jù)對報廢電池使用年限的統(tǒng)計，對不同運行環(huán)境下組閥控電池

20、報廢。下面根據(jù)對報廢電池使用年限的統(tǒng)計，對不同運行環(huán)境下的閥控電池使用壽命情況進行分析。的閥控電池使用壽命情況進行分析。 機房直流電池壽命統(tǒng)計機房直流電池壽命統(tǒng)計浙江公司2006年1月至2010年7月共有組機房直流不間斷電源電池報廢。各報廢電池使用年限見下表：0204060801年2年3年4年5年6年7年8年8年以上報廢電池數(shù)量報廢電池數(shù)量0%0% 1% 3%5%14%11%16%50%1年2年3年4年5年6年7年8年8年以上從上兩表可看出：機房直流不間斷電池的使用壽命較從上兩表可看出：機房直流不間斷電池的使用壽命較長，報廢的電池中有一半是使用壽命在年以上的、長，報廢的電池中有一半是使用壽命在

21、年以上的、機房直流電池的平均使用壽命為機房直流電池的平均使用壽命為8.3年年。注（年以上注（年以上的使用壽命按年計算）。的使用壽命按年計算）。 機房機房UPS電池壽命統(tǒng)計電池壽命統(tǒng)計浙江公司2006年1月至2010年7月共有組機房交流不間斷電源電池報廢，各報廢電池使用年限見下表：01020301年2年3年4年5年6年7年8年8年以上報廢電池數(shù)量報廢電池數(shù)量1% 0%8%5%32%11%30%12%1%1年2年3年4年5年6年7年8年8年以上從上兩表可看出：機房交流不間斷電池的使用壽命相對從上兩表可看出：機房交流不間斷電池的使用壽命相對直流不間斷電池較短些，報廢的電池的使用壽命大部分直流不間斷電

22、池較短些，報廢的電池的使用壽命大部分是至年是至年.機房機房UPS電池的平均使用壽命為電池的平均使用壽命為5.9年年。第16頁2.22.2 閥控電池的分析評估閥控電池的分析評估 標準基站直流電池壽命統(tǒng)計標準基站直流電池壽命統(tǒng)計浙江公司2006年1月至2010年7月共有組標準基站的直流電池報廢，各報廢電池使用年限見下表：02004006008001年2年3年4年5年6年7年8年8年以上報廢電池數(shù)量報廢電池數(shù)量3%8%14%20%16%13%10%7%9%1年2年3年4年5年6年7年8年8年以上從上兩表可看出：標準基站直流電池的使用壽命較短，報廢的電池的使用壽命大部分是4至年，占85%. 報廢的標準

23、基站直流電池的平均使用壽命為5.1年。 非標準基站直流電池壽命統(tǒng)計非標準基站直流電池壽命統(tǒng)計浙江公司2006年1月至2010年7月共有組非標準基站的直流電池報廢，各報廢電池使用年限見下表：02004006001年2年3年4年5年6年7年8年8年以上報廢電池數(shù)量報廢電池數(shù)量4%18%25%39%10%3% 0%0%1%1年2年3年4年5年6年7年8年8年以上 從上兩表可看出：非標準站直流電池的使用壽命很短，報廢的電池的使用壽命大部分是2至年，占83%。 報廢的非標準站直流電池的平均使用壽命為3.5年。由于非標準站膠體電池和閥控電池各占一半，非標準站直流用閥控電池平均使用壽命只有2.5年。第17頁

24、2.22.2 閥控電池的分析評估閥控電池的分析評估 非標準站非標準站UPS電池壽命統(tǒng)計電池壽命統(tǒng)計浙江公司2006年1月至2010年7月共有268組基站的UPS電池報廢(其中部分分公司可能把這部分計入非標準站電池中去)，各報廢電池使用年限見下表：0501001501年2年3年4年5年6年7年8年8年以上報廢電池數(shù)量報廢電池數(shù)量13%14%39%22%8%2% 1% 0% 1%1年2年3年4年5年6年7年8年8年以上 從上兩表可看出：基站UPS電池的使用壽命很短，報廢的電池的使用壽命大部分是4年以內，占%。 報廢的基站UPS電池的平均使用壽命為3.1年。同樣的由于部分是膠體電池，其閥控電池的使用

25、壽命只有2年。從上述幾表可知：從上述幾表可知：u場景場景A: 機房直流電池壽命為機房直流電池壽命為8年年多多，機房，機房UPS電池壽命為近電池壽命為近6年年；配；配置空調的標準基站電池使用壽命為置空調的標準基站電池使用壽命為5年多年多.u場景場景B: 未配置空調或電池恒溫箱未配置空調或電池恒溫箱的非標準站電池使用壽命只有的非標準站電池使用壽命只有2年年多多。注：機房電池是按電池容量低于注：機房電池是按電池容量低于80%報廢的報廢的，而基站電池容量是按低于，而基站電池容量是按低于60%報廢的，因此報廢的，因此實際上基站、非標準站電池的使用壽命應更實際上基站、非標準站電池的使用壽命應更短些。短些。

26、每年都有電池新增、報廢、新陳代謝，因此每年都有電池新增、報廢、新陳代謝，因此報廢電池的使用壽命基本上可代表電池的使報廢電池的使用壽命基本上可代表電池的使用壽命。用壽命。第18頁2.22.2 閥控電池的分析評估閥控電池的分析評估p 影響閥控電池使用壽命的主要原因分析影響閥控電池使用壽命的主要原因分析技術特性決定貧液式，電池內電解液主要吸附在隔板內，電解液總量少，因此其熱容量少、內阻大，容易熱失控，耐高溫過充能力差；正極板多采用涂膏式活性物易脫落。電解液易干涸，而干涸后導致易極板硫化，因此閥控電池多出現(xiàn)電解液干涸、硫化故障。另外UPS用電池由于其電解液濃度相對要高，其使用壽命相對 差些。其技術特性

27、決定它的循環(huán)壽命短、環(huán)境適應性差、高溫使用壽命短。環(huán)境溫度影響非標準站由于未配置空調，電池溫度環(huán)境惡劣，其使用壽命是基站電池的1半。而基站雖配置空調，但溫度范圍較寬，且其以經常停電，環(huán)境溫度條件較機房差，因此基站電池又較機房電池使用壽命短。電池管理功能影響由于UPS（特別是非標準站的UPS）的電池管理功能差，導致電池欠電或過充，造成UPS電池相對直流電池差。工程、維護等影響近年來停電較頻繁，及惡劣氣候造成的大面積停電等，造成很多基站發(fā)電不及時；另外一些基站為敏感站，無法發(fā)電；部分基站未規(guī)范建設：出現(xiàn)電池擱置時間較長、未及時裝動環(huán)監(jiān)控、安裝工藝不規(guī)范、電池溫測線不規(guī)范、開關電源充電設置不規(guī)范等。

28、都會導致基站電池過放電或過充電，影響電池使用壽命。l 閥控電池循環(huán)壽命短、使用壽命受環(huán)境溫度影響大，只適用于配置空調或電池恒溫閥控電池循環(huán)壽命短、使用壽命受環(huán)境溫度影響大，只適用于配置空調或電池恒溫箱、且長期浮充的機房或站點，即場景箱、且長期浮充的機房或站點，即場景A。第19頁2.22.2 閥控電池的分析評估閥控電池的分析評估p 閥控電池的綜合使用費用評估閥控電池的綜合使用費用評估l 閥控電池在場景閥控電池在場景B的使用費比在場景的使用費比在場景A要高，即不合算。要高，即不合算。 l閥控電池在場景閥控電池在場景A的年單位使用費在的年單位使用費在10元元48VAH左右：左右：500AH的年使用費

29、用的年使用費用約約5000元、元、200AH的年使用費用約的年使用費用約2600元。元。l閥控電池由于循環(huán)壽命差、重量大，不大適合于場景閥控電池由于循環(huán)壽命差、重量大，不大適合于場景C、場景、場景D。另外，從表中可知，未配置電池恒溫箱閥控電池的年使用費用要高于配置電池恒溫的。第20頁一一. . 開題計劃完成情況開題計劃完成情況目目 錄錄二、主要研究成果（整合后）二、主要研究成果（整合后）2.2 2.2 閥控電池的分析評估閥控電池的分析評估2.3 2.3 鋰電池的應用研究鋰電池的應用研究2.4 2.4 膠體電池、富液電池的應用研究膠體電池、富液電池的應用研究2.6 2.6 純鉛電池、卷繞電池的應

30、用研究純鉛電池、卷繞電池的應用研究2.8 2.8 其它新型電池的應用研究其它新型電池的應用研究2.9 2.9 主要創(chuàng)新點與總結主要創(chuàng)新點與總結2.1 2.1 蓄電池適用評估公式研究蓄電池適用評估公式研究第21頁2.3 2.3 鋰電池的應用研究鋰電池的應用研究p 鐵鋰電池技術特性介紹鐵鋰電池技術特性介紹LiM1-xFexPO4 + 6C放電充電放電充電 M1-xFexPO4 + LiC6常溫1C循環(huán)壽命2000次、0.1C循環(huán)壽命10000次、設計使用壽命10年（放電頻率每月2次）鋰電與閥控鋰電與閥控電池的放電電池的放電曲線比較曲線比較不同溫度下不同溫度下的容量循環(huán)的容量循環(huán)曲線曲線安全壽命長、

31、循環(huán)壽命長 出色的高溫性能 高能量密度大倍率放電能量轉化效率高 無污染相關技術資料、廠家技術介紹相關技術資料、廠家技術介紹第22頁2.3 2.3 鋰電池的應用研究鋰電池的應用研究p 鐵鋰電池在浙江移動的應用情況鐵鋰電池在浙江移動的應用情況09年底開始至年底開始至10年，浙江移動共試點應用鐵鋰電池年，浙江移動共試點應用鐵鋰電池56組組浙江移動10AH/48V20AH/48V40AH/48V50AH/48V60AH/48V150AH/48V200AH/48V合計使用組數(shù)臺州分公司2313122嘉興分公司30紹興分公司2溫州分公司1合計23301612256l 浙江移動公司組織了電源專家赴比亞迪股份

32、有限公司進行鋰電池的現(xiàn)場技術交流，也組織了專家與南都公司進行鋰電池技術交流，與雙登公司進行了鋰電池書面與電話技術交流。l 臺州公司10年初開始在應急保障、綜合接入點、室內分布、高鐵、邊際站場景試點應用了23組鐵鋰電池。l 嘉興公司09年底開始在高鐵站及室內分布試用了30組鐵鋰電池。l 紹興公司在綜合接入場景試用了2個中恒公司提供的鋰電池。l溫州在10年上半年開始有1個50AH鋰電池應用于應急保障。智能管理單元BMS:智能充電管理、電池平衡管理、智能間歇式充電管理、熱系統(tǒng)管理和通訊管理第23頁2.3 2.3 鋰電池的應用研究鋰電池的應用研究p 鐵鋰電池應用測試情況鐵鋰電池應用測試情況臺州分公司對

33、三個鐵鋰電池站臺州分公司對三個鐵鋰電池站點進行應用測試：點進行應用測試：樂森控股集團（企業(yè)接入）鐵鋰電池放電測試規(guī)格放電電流放電時間環(huán)境溫度放電時間容量比率50AH/48V13.1A8月19日393小時49分鐘50.13Ah100.26%13.1A8月19日28.53小時47分鐘49.9Ah100.00%12.9A11月24日83小時29分鐘36.32Ah89.22%通信鋰電通信鋰電48V50Ah 48V50Ah 不同溫度條件下放電曲線不同溫度條件下放電曲線383940414243444546474849500分10分20分30分40分50分60分70分80分90分100分110分120分13

34、0分140分150分160分170分180分190分200分210分220分放電時間電壓(V)25.51139從圖表可知鐵鋰電池的大電流放電其容量不打折（鉛酸電池3小時率放電容量7.5折），其低溫放電容量略低。放電曲線平直，近放電終了時，電壓較急劇下降。站點站點屬性基站負荷鐵鋰電池配置測試樂森控股集團企業(yè)接入3A1*50AH放電測試、循環(huán)測試東京灣2期 室內分布7A2*50AH并聯(lián)均衡測試赤城路二室外邊際站11A2*50AH安全測試、環(huán)境適應性測試第24頁2.3 2.3 鋰電池的應用研究鋰電池的應用研究2組電池（某一品牌）并聯(lián)均流測試（東京灣2期 ）充電模塊及限流負載鐵鋰電池配置電池1電流 電

35、池2電流230A，限流至220A11A2只50AH并聯(lián)運行2分鐘，電池2熔絲（20A)燒斷更換電池2熔絲（20A)以不到2鐘燒斷更換電池2后工作正常13A16Ap 測試結果顯示：鐵鋰電池的的并測試結果顯示：鐵鋰電池的的并聯(lián)均衡性不理想。聯(lián)均衡性不理想。測試的各電池都已配智能管理單元BMS:智能充電管理、電池平衡管理、智能間歇式充電管理、熱系統(tǒng)管理和通訊管理p 鐵鋰電池應用測試情況鐵鋰電池應用測試情況安全測試（赤城路二站點）安全測試（赤城路二站點）NO項目項目標準要求標準要求檢驗結果檢驗結果結論結論1過充電過充電單體電池以9.0I3A恒流充電，當電壓達到9.0V15后，即停止檢驗。單體電池應不起

36、火、不爆炸。由于無恒流高壓充電器，只能用開關電源，逐步調開關電源輸出電壓至最高（58V)，并使用充電電流保持在19A左右，電池表面溫升31度。試驗后電池仍可正常使用。2高溫測試高溫測試單 體 電 池 放 置 于 高 溫 箱 中 ， 溫 度 以（52）/min速度升至1302，恒溫30分鐘，應不起火、不爆炸。在電池放在電吹風前半小時，電池表面溫度達87度。試驗后電池仍可正常使用。3沖擊測試沖擊測試將單體電池放在沖擊臺上，將10kg重錘自1.0m高度自由落下，沖擊已固定在夾具中的單體電池（電池最大面與臺面垂直），允許發(fā)生變形，但應不起火、不爆炸。未做4保護性能保護性能 過壓、過流、充放電溫度、短路

37、保護未做鐵鋰電池放電測試NO項目項目標準標準檢驗結果檢驗結果備注備注2循環(huán)壽命循環(huán)壽命測試測試50AH電池10A、30A放電,連續(xù)1900次循環(huán)放電測試數(shù)據(jù)只做了1次循環(huán)測試3高低溫循高低溫循環(huán)測試環(huán)測試高溫在55的條件下，進行3I10的充電測試,測試電池容量（軟件已定制好最大電流3I10，每次循環(huán)約7小時，試驗次數(shù)由移動選擇）各只做了1次，且溫度未達要求低溫在0的條件下，進行0.5I10的放電測試。（每次循環(huán)約24小時，試驗次數(shù)由移動選擇）p 無條件按標準測試安全。無條件按標準測試安全。p 目前無條件按標準進行目前無條件按標準進行高低溫循環(huán)壽命測試。高低溫循環(huán)壽命測試。第25頁2.3 2.3

38、 鋰電池的應用研究鋰電池的應用研究p 鐵鋰電池與閥控電池的技術性能比較（按廠家技術資料）鐵鋰電池與閥控電池的技術性能比較（按廠家技術資料）廠方提供的技術資料條件設計使用壽命高溫循環(huán)壽命常溫循環(huán)壽命重量（KG)體積能量密度能量轉化效率污染各200AH48V容量,10小時率放電，放電深度80%常溫全浮充45C25C整組恒壓充電生產、使用過程鐵鋰電池1020001000080310Wh/l97%無閥控電池65040026080Wh/l90%重金屬、強酸污染l鐵鋰電池相對閥鐵鋰電池相對閥控電池有很多突出控電池有很多突出的優(yōu)點：的優(yōu)點：鐵鋰電池與閥控電池綜合使用費比較鐵鋰電池與閥控電池綜合使用費比較費用

39、分項費用分項電池占用面積年租金電池占用面積年租金電池年維護費電池年維護費電池年使用費電池年使用費總年單位使用總年單位使用費（場景費（場景A A）總年單位總年單位使用費使用費（場景（場景B B）總年使用總年使用費費加空調的電池年使用費用（只列電池占用的加空調的電池年使用費用（只列電池占用的空調能耗，可以按電池恒溫箱的計）空調能耗，可以按電池恒溫箱的計）無空調或電池恒溫無空調或電池恒溫箱的電池年使用費箱的電池年使用費每年電池使用費每年電池使用費空調耗電費及空調折空調耗電費及空調折舊和空調年維護費舊和空調年維護費元元/48VAH/48VAH年年元元48VAH48VAH年年元元48VAH48VAH年年

40、元元48VAH48VAH年年元元48VAH48VAH年年元元48VAH48VAH年年元元48VAH48VAH年年費用標準說明費用標準說明租用機房按承重325KGM2計算,并考慮電池維護空間。如500AH/48V閥控電池的重量為1000KG,則需要占用面積6平方，當?shù)?平方機房租金為年1000元(按當?shù)?30元平方），則當?shù)啬曜饨馂?元48VAH年包括電池維護、測試費用、落后電池更換費用等，及安裝費用分攤，如500AH/48V閥控電池電池年維護費年1000元計，則為2元48VAH年500AH/48V閥控電池新的價格為15000元、報廢價格為7000元，使用壽命為8年，則每年折舊1000元，則為2

41、元48VAH年按確保電池在溫度度左右所需電池恒溫箱的年耗電及年折舊，以使用期8年計（500AH電池恒溫箱單價以6000元計），則年耗電500元，年折舊750元，則為2.5元48VAH年500AH/48V閥控電池新的價格為15000元、報廢價格為7000元，使用壽命為2.67年，則每年折舊3000元，則為6元48VAH年10.1元/48VAH年11.5元/48VAH年500AH/48V閥控電池的年使用費為5050元200AH鐵鋰電池鐵鋰電池電池重80KG,可放入機柜內，則占地0.25平方，則當?shù)啬曜饨馂?.375元48VAH年電池需維護和測試的量很少，安裝費用也低，年共計約100元，為0.5元4

42、8VAH年200AH/48V閥控電池新的價格為35000元，使用壽命為10年，則每年折舊3500元，則為17.5元48VAH年0200AH/48V閥控電池新的價格為35000元，使用壽命為10年，則每年折舊3500元，則為17.5元48VAH年18.375元/48VAH年18.375元/48VAH年200AH閥控電池租用機房按承重325KGM2計算,并考慮電池維護空間。如200AH/48V閥控電池的重量為300KG,則需要占用面積1.5平方，當?shù)?.5平方機房租金為年450元(按當?shù)?00元平方），則當?shù)啬曜饨馂?.25元48VAH年包括電池維護、測試費用、落后電池更換費用等，及安裝費用分攤，

43、如200AH/48V閥控電池電池年維護費年500元計，則為2.5元48VAH年200AH/48V閥控電池新的價格為6000元、報廢價格為2500元，使用壽命為5.3年，則每年折舊660元，則為3.3元48VAH年按確保電池在溫度25度左右所需電池恒溫箱的年耗電及年折舊，以使用期8年計（200AH電池恒溫箱單價以4200元計），年耗電300元，年折舊520元，則為4.2元48VAH年200AH/48V閥控電池新的價格為6000元、報廢價格為2500元，使用壽命為2.5年，則每年折舊1800元，則為9元48VAH年12.25元/48VAH年13.75元/48VAH年200AH/48V閥控電池的年使

44、用費為2450元,約2500元。p 鐵鋰電池與閥控電池的綜合使用費比較：鐵鋰電池與閥控電池的綜合使用費比較：第26頁2.3 2.3 鋰電池的應用研究鋰電池的應用研究l 鐵鋰電池由于目前價格很高，無論是在場景A或場景B,鐵鋰電池都比閥控電池不合算；但對于少數(shù)由于面積、承重限制的站點可考慮應用鋰電池。p 鐵鋰電池應用性評估鐵鋰電池應用性評估l當鐵鋰電池價格降至閥控電池的2.5倍以下時，鐵鋰電池在場景B、比閥控電池合算，在2倍以下時在場景A也合算。隨著市場規(guī)模的擴大、技術的進步，且鋰資源較豐富，相信鋰電池的價格會下來，則可是鋰電池在電信業(yè)規(guī)模應用 。l由于其循環(huán)壽命長、重量輕，在場景C、D鐵鋰電池有

45、優(yōu)勢。第27頁一一. . 開題計劃完成情況開題計劃完成情況目目 錄錄二、主要研究成果（整合后）二、主要研究成果（整合后）2.2 2.2 閥控電池的分析評估閥控電池的分析評估2.3 2.3 鋰電池的應用研究鋰電池的應用研究2.4 2.4 膠體電池、富液電池的應用研究膠體電池、富液電池的應用研究2.6 2.6 純鉛電池、卷繞電池的應用研究純鉛電池、卷繞電池的應用研究2.8 2.8 其它新型電池的應用研究其它新型電池的應用研究2.9 2.9 主要創(chuàng)新點與總結主要創(chuàng)新點與總結2.1 2.1 蓄電池適用評估公式研究蓄電池適用評估公式研究第28頁2.4 2.4 膠體電池、富液的應用研究膠體電池、富液的應用

46、研究p 膠體電池在浙江移動的應用情況膠體電池在浙江移動的應用情況 地市以上樞紐機房部分使用膠體電池。u 同一機房,已使用3年的膠體電池和已使用4年的閥控電池進行容量測試比較，從電池容量測試結果來看，膠體電池比閥控電池性能佳：u從容量測試結果來年，用于機房的膠體電池性能都很好。 大部分室外邊際站使用膠體電池。u 由于環(huán)境惡劣，膠體電池在室外邊際站的使用壽命平均只有3年多，但相對閥控電池要高得多（只有2年）。 新能源場景都使用膠體電池。u 臺州分公司的東磯島基站、一江山島基站為太陽能海島站（太陽能供電、油機為輔），日供夜放、天氣差且油機故障時會有過放電。東磯島基站膠體電池從03年開始投運至今已8年

47、還在使用，一江山島基站膠體電池從05年投運至09年報廢已使用5年。膠體膠體電池電池閥控閥控電池電池第29頁2.4 2.4 膠體電池、富液的應用研究膠體電池、富液的應用研究p 富液電池在浙江移動的應用情況富液電池在浙江移動的應用情況10年富液電池應用情況（中國移動臺州分公司）電池容量型式數(shù)量應用站點150AH-GFX1502室內分布200AH3-GFX2002室外邊際站490AHGFX4904裝通風系統(tǒng)未配空調的基站1000AHGFX10002裝通風系統(tǒng)又配空調的基站1500AHGFX15002裝通風系統(tǒng)又配空調的大容量基站 10年底剛到貨安裝（部分還未裝），還未進行放電測試。u海島站配置情況：

48、兩站都未配置空調，但裝有通風系統(tǒng)。東磯島基站配置：電池21000AH，負載16A，太陽能電池最大輸出150A，油機保障供電150A。一江山島基站配置：電池21000AH，負載24A，太陽能電池最大輸出150A，油機保障供電150A。p 膠體電池在場景膠體電池在場景C(海島站海島站)的應用性能分析：的應用性能分析：u海島站溫度在040C間，環(huán)境較惡劣；電池放電電流很小，因此放電深度一般不大（一般10%），天氣差時有深度放電（且每年有幾次過放電），補充電電流也較?。粬|磯島站膠體電池已使用8年半即放電循環(huán)近3000次，一江山島站膠體電池使用5年即循環(huán)近1800次。因此膠體電池適用于小電流頻繁充放電，

49、適于于場景C。富液電池90年代已在電信業(yè)大量應用，其出色的浮充壽命和循環(huán)壽命已得業(yè)內認可，但其電解液消耗快，維護量大；近年出產的富液電池已加水重組系統(tǒng)或水補加系統(tǒng)，維護量已不大。第30頁2.4 2.4 膠體電池、富液的應用研究膠體電池、富液的應用研究p富液電池在電信業(yè)的應用情況（失水測試）：富液電池在電信業(yè)的應用情況（失水測試）：第一組電池編號第1次液位數(shù)值第5次液位數(shù)值下降值電池編號第1次液位數(shù)值第5次液位數(shù)值下降值14621322231246214111323682151112140001614140579217129-362.541.518911275.571.5191112185722

50、0139-491112121990100112212153112.541.523109-1127.591.524137-6第2組電池編號第1次液位數(shù)值第5次液位數(shù)值下降值電池編號第1次液位數(shù)值第5次液位數(shù)值下降值111.5131.51378127.591.5144513810215129-34202441615194511.5153.5177.591.56812418111327363198.5123.589112209.5111.599123219101104622210111111432335212682241210-2某品牌富液電池在電信某縣市機房的電解液失水情況測試：結論：經過4個月檢

51、測，第1組失水最大值3mm，因測試期為年中溫度最高，預計需10年加1次水。第2組失水最大值4mm，預計需10年加1次水。第1組電池編號第1次液位數(shù)值第5次液位數(shù)值下降值電池編號第1次液位數(shù)值第 5 次液 位 數(shù)值下降值115.5182.51315227212.5152.51413.5195.531424101513.5239.54172361612153514184171422861521618121867121421913207812271520152169141842113.5217.510162482210231311131742311.5142.51211.52614.52410133

52、第2組電池編號第1次液位數(shù)值第5次液位數(shù)值下降值電池編號第1次液位數(shù)值第5次液位數(shù)值下降值1131631312221021623714141953172581515238412153161715-251526111717225612.5163.51811187712.5174.51913.5206.581312-1201421791115421182131012.5196.52215238111517223014141215183241513-2結論：經過4個月檢測，第1組失水最大值15mm，因測試期為年中溫度最高。預計需2年加1次水。第2組失水最大值14mm，預計需2年加1次水。某品牌富液電

53、池在電信某縣市機房的電解液失水情況測試：在溫嶺電信公司，電池與通信電源放在同一房間，調試期間，未檢測到酸霧，在溫嶺電信公司，電池與通信電源放在同一房間，調試期間，未檢測到酸霧，運行后運行后3年多，同房間的通信電源、橋架和其它設備未發(fā)現(xiàn)腐蝕顯現(xiàn)年多，同房間的通信電源、橋架和其它設備未發(fā)現(xiàn)腐蝕顯現(xiàn)水份重組閥水份重組閥避免氣體、避免氣體、酸霧逸出酸霧逸出第31頁2.4 2.4 膠體電池、富液的應用研究膠體電池、富液的應用研究p 膠體電池、富液電池與閥控電池比較：膠體電池、富液電池與閥控電池比較：膠體電池、富液電池、閥控電池的結構特點比較膠體電池、富液電池、閥控電池的結構特點比較電池類電池類別別膠體電

54、池膠體電池 富液電池富液電池閥控閥控電池電池電解液固定方式電解液膠體形式固定，充滿電池內的所有空間。游離態(tài)電解液電解液被吸附在多孔的玻璃棉隔板內，不飽和狀態(tài)。電解液量電解液量較多、較充足電解液量多、充足電解液量少電解液比重2V電池為低于1.25g/cm3，對極板腐蝕少，電池壽命長。電解液密度平均在1.24g/cm3，對極板腐蝕少，電池壽命長。密度高，平均在1.28-1.31g/cm3/，對極板腐蝕較重，電池壽命短。極板結構形式正極板為管式，負極板為涂膏式正極板為管式，負極板為涂膏式正、負極板均為涂膏式膠體、富液電池相比閥控電池：電解液多、比重輕，且正極板管式。膠體、富液電池相比閥控電池：電解液

55、多、比重輕，且正極板管式。則膠體、富液電池相對熱容量大、高溫適應性好、循環(huán)壽命長。則膠體、富液電池相對熱容量大、高溫適應性好、循環(huán)壽命長。膠體電池、富液電池、閥控電池的充放電性能比較膠體電池、富液電池、閥控電池的充放電性能比較性能差別性能差別膠體電池富液電池富液電池閥控電池閥控電池浮充性能有壓差浮充電池組間壓差均勻一致性好。有壓差無熱失控事故，浮充壽命長。絕不會有熱失控現(xiàn)象，浮充壽命長。浮充電壓相對較高，熱失控故障時有發(fā)生，浮充壽命較短。循環(huán)性能2V電池設計浮充使用年限大于15年（20），60%深度放電循環(huán)大于1000次。電 池 設 計 浮 充 使 用 年 限 大 于 2 0 年（20），60

56、%深度放電循環(huán)大于1500次。設計浮充使用年限在810年。60%深度放電循環(huán)小于400次。自放電電池常溫下可儲存二年無須補充充電每月3-5%每月3-5%，存放期超過6個月需補充充電。失水很少浮充時失水較少?？梢荒晟倭垦a充純水浮充時失水較少氣體釋出充電時有少量的氣體析出充電時有少量的氣體析出充電時有少量的氣體析出使用條件要求（環(huán)境）環(huán)境溫度：2050，最佳使用環(huán)境溫度為2030，需溫度補償；環(huán)境溫度：2050，最佳使用環(huán)境溫度為2030，需溫度補償；環(huán)境溫度：2050，最佳使用環(huán)境溫度為2030，需溫度補償；浮充性能、循環(huán)壽命等性能依次為富液電池、膠體電池、閥控電池浮充性能、循環(huán)壽命等性能依次為

57、富液電池、膠體電池、閥控電池第32頁2.4 2.4 膠體電池、富液的應用研究膠體電池、富液的應用研究p 膠體電池、富液電池與閥控電池的綜合使用費比較和應用評估：膠體電池、富液電池與閥控電池的綜合使用費比較和應用評估：膠體、富液、閥控電池綜合使用費計算膠體、富液、閥控電池綜合使用費計算費用分項費用分項電池占用面積電池占用面積年租金年租金電池年維護費電池年維護費電池年使用費電池年使用費總年單位使總年單位使用費（場景用費（場景A A）總年單位使總年單位使用費（場景用費（場景B B）總年使用總年使用費費加空調的電池年使用費用（只列電池占用的空調加空調的電池年使用費用（只列電池占用的空調能耗，可以按電池

58、恒溫箱的計）能耗，可以按電池恒溫箱的計）無空調或電池恒溫箱的無空調或電池恒溫箱的電池年使用費電池年使用費每年電池使用費每年電池使用費空調耗電費及空調折舊空調耗電費及空調折舊和空調年維護費和空調年維護費元元/48/48VAHVAH年年元元4848VAHVAH年年元元4848VAHVAH年年元元4848VAHVAH年年元元4848VAHVAH年年元元4848VAHVAH年年元元4848VAHVAH年年費用標準說明費用標準說明租用機房按承重325KGM2計算,并考慮電池維護空間。如500AH/48V閥控電池的重量為1000KG,則需要占用面積6平方，當?shù)?平方機房租金為年1000元(按當?shù)?30元平

59、方），則當?shù)啬曜饨馂?元48VAH年包括電池維護、測試費用、落后電池更換費用等，及安裝費用分攤，如500AH/48V閥控電池電池年維護費年1000元計，則為2元48VAH年500AH/48V閥控電池新的價格為15000元、報廢價格為7000元，使用壽命為8年，則每年折舊1000元，則為2元48VAH年按確保電池在溫度度左右所需電池恒溫箱的年耗電及年折舊，以使用期8年計（500AH電池恒溫箱單價以6000元計），則年耗電500元，年折舊750元，則為2.5元48VAH年500AH/48V閥控電池新的價格為15000元、報廢價格為7000元，使用壽命為2.67年，則每年折舊3000元，則為6元48

60、VAH年10.1元/48VAH年11.5元/48VAH年500AH/48V閥控電池的年使用費為5050元1000AH閥控電池按當?shù)啬曜饨饎t為2.4元48VAH年計1000AH/48V閥控電池電池年維護費年1300元計，1.3元48VAH年1000AH/48V閥控電池新的價格為30000元、報廢價格為14000元，使用壽命為5.3年，則每年折舊3000元，則為3元48VAH年按確保電池在溫度25度左右所需電池恒溫箱的年耗電及年折舊，以使用期8年計（500AH電池恒溫箱單價以7000元計），年耗電500元，年折舊900元，則為1.4元48VAH年500AH/48V閥控電池新的價格為15000元、報