卷繞電池在通信行業(yè)中的應用

1、卷繞電池在通信行業(yè)中的應用卷繞電池在通信行業(yè)中的應用雙登集團股份有限公司雙登集團股份有限公司-楊寶峰楊寶峰2014年年1月月 隨著科技與時代進步，世界各國對環(huán)境問題及能源問題越來越重視，我國明確制定了十二五節(jié)能減排目標，各大通信運營商積極響應，也制定了各種措施減少能源消耗。其中室外基站因其投資少、占地面積小、環(huán)境要求低被各通信運營商廣泛應用。但隨著使用數量與時間的增加，室外一體化基站中電池的過早失效也成為一個較為嚴重的問題 目前，為了解決這一問題，各運營商均在室外基站引入了通信用磷酸鐵鋰電池。但該電池目前還存在性能不穩(wěn)定、價格高、與系統(tǒng)兼容等方面問題。為此，雙登集團根據實際應用要求同時推出了成

2、本相對更低、性能更可靠的卷繞式純鉛電池，可有效解決上述問題，對室外站的大量推廣，實際節(jié)能減排意義重大。一、純鉛卷繞電池的技術特點1、卷繞式純鉛電池結構2、卷繞電池的設計理念 所謂卷繞電池不是簡單的將電極進行卷繞就行了, 它的制作工藝中引入了許多新的設計理念:（1）引入冷壓板柵的理念;（2）引入極板履蓋pasting paper的理念;（3）引入酸控容量的理念; （4）引入高開閥壓力的理念;（5）引入高裝配壓力的理念。(1)為解決正板柵耐腐蝕問題，采用連軋連沖的板柵制作技術。 （a）冷軋沖孔(5:1)； （b）澆鑄 圖 Pb-1%Sn合金的微觀結構圖3、卷繞式純鉛電池的設計思路 （a）冷軋沖孔(

3、5:1)； （b）澆鑄 圖 Pb-1%Sn合金腐蝕試驗后的微觀結構圖序號類別腐蝕前重量（g）腐蝕后重量(g）腐蝕量(g)腐蝕速度(mg/cm2d)1#重力澆鑄20.11519.0631.0523.312#19.73618.7281.0083#19.86518.7511.1144#冷軋19.95819.6220.3361.035#19.86419.5230.3416#19.79119.4760.315 從上表中，我們可以看出，冷軋沖孔板柵的耐腐蝕能力比重力澆鑄高了大約3倍。不同不同加工方式下鉛錫合金腐蝕失重表加工方式下鉛錫合金腐蝕失重表(3)為解決活性物質軟化問題，采用高達80kpa的裝配壓。(

4、2) 1mm薄型極板設計，極板比表面積遠遠高于普通電池。確保電池有良好的高倍率放電及高低溫性能。(4)采用圓形結構設計，解決了殼體在高溫情況下，熱失控鼓脹而變形問題。 圓柱形單格設計使電池具有很好的機械性能。單格四壁受力均勻，當內部氣體壓力增大時，不會膨脹。同時可以承受較高的開閥壓力，卷繞電池的開閥壓力可以達到50kpa以上，平板電池只有10-20kpa，從而有效減少水分的流失，延長電池使用壽命。 平板AGM電池充電時，產生的氣體壓力會使 單格壁變形膨脹，長時間運行下去，電池最終會因此失效。下圖顯示出了這兩種結構受力的差別。GASPRESSURE圓形結構殼體與方形結構殼體內部受力后變化示意圖

5、超強的高倍率放電能力，最大放電倍率為18C10。 卓越的高低溫性能，可在-5575下工作。 良好的電池一致性，可實現多達10組以上并聯使用。 可以進行快速充電，40分鐘內可充入95以上的電量。 長壽命，PSOC狀態(tài)下循環(huán)壽命可達3500次。 4 4、純鉛卷繞電池的性能特點、純鉛卷繞電池的性能特點 1）高溫浮充性能 按照YDT/799-2010標準，高溫浮充壽命可達到14次，而普通12V鉛酸電池一般只有6次，見圖所示：卷繞式純鉛電池的性能曲線卷繞式純鉛電池的性能曲線010203040501234567891011121314153hr容量：Ah循環(huán)次數：折合壽命（年）60高溫加速浮充壽命6-SP

6、B-506-GFM-50表2 12V75Ah卷繞式純鉛電池短接試驗數據放電時間放出容量與首次容量比與額定容量比時分秒初始容量10371779.66100.00%106.2%第一次短接后10492181.17101.9%108.2%第二次短接后10422680.30100.8%107.1%第三次短接后10322179.0499.2%105.4%第四次短接后10273478.4498.5%104.6%第五次短接后10202677.5597.4%103.4%第六次短接后1033875.4594.7%100.6%第七次短接后1044875.694.9%100.8%第八次短接后9493173.6992.

7、5%98.3%第九次短接后9463673.3292.%97.8第十次短接后9411272.6591.2%96.9% 按照過放電檢測方法按照過放電檢測方法：以0.1C10(A)電流放電至0.1V(C10滿足要求)，短接(40m)24h，再用2.35V/單體恒壓限流0.1C10(A)充48h，構成一個循環(huán)，連續(xù)進行五次循環(huán)后，對蓄電池進行0.1C10(A)電流放電，實放容量與初始實際容量（25時C10） 進行比較。雙登卷繞式純鉛電池經過10次循環(huán)后，仍有首次容量的91.2%。 2）過放電恢復能力3）高低溫充放電性能6-SPB-756-SPB-75檢測方法：分別測試從40到70（-40、-30、-2

8、0、-10、0、10、25、35、45、55、70）溫度下的5h率容量，以13A放電至10.8V，記錄放電時間溫度（）-40-30-20-100102535455570開路電壓（V）13.4113.4313.13113.16313.30713.52513.02113.22313.12513.14713.01放出容量（Ah）34.13846.11856.41168.68875.1177.75376.44382.53680.69179.87672.794放電時間2h37min3h33min4h20min5h17min5h47min5h55min5h52min6h21min6h12min6h8min

9、5h37min備注：每測一次容量前，都要保證樣品在該溫度下靜置不少于20小時充電：恒壓14.4V,限流15A，時長16h溫度()放電時間(min)-40157-30213-20260-103170347103552535235381453725536870337050100150200250300350400-40-30-20-100102535455570放電時間（min）溫度（）010020030040050010.511.011.512.012.513.013.514.0 電壓(V)放電時間(分鐘)第一次放電 第二次放電 第三次放電 4） 低溫充電能力 在-20 采用10h率放電到10.

10、8V，同時在此溫度下以恒壓14.4V，限流0.2C進行充電12小時，連續(xù)進行3次，電池平均充電效率可達到95% 從圖中來看,電池在65高溫下采用14.1V連續(xù)充電70天,電流值仍保持在安全范圍內（只有1/50C）,說明該電池在高溫下發(fā)生失水熱失控的可能性很小 5）高溫耐過充電性能 循環(huán)試驗方法循環(huán)試驗方法：1.用2I10放電2.5h，判斷斷開準則：蓄電池電壓10.8V；2.恒壓14.1V，限流2I10充電70min， 2I10放電1h，判斷斷開準則：蓄電池電壓11.5V，循環(huán),85次；3.恒壓14.8V,限流2I10充電18h；4.循環(huán)1-3 18次，檢一次容量。6）循環(huán)壽命10.80011.

11、00011.20011.40011.60011.80012.00012.20012.4000500100015002000250030003500電壓/V循環(huán)次數放電1h電壓實驗前第一次后 第二次后常溫10hr容檢10h36min9h58min9h7nmin電池重量/Kg17.817.76517.75電池內阻/m3.082.852.9110.00010.50011.00011.50012.00012.5001101201301401501601電壓/V循環(huán)次數放電2h電壓實驗前第一次后常溫20hr容檢 20h21min 19h33min電池重量/Kg17.7317.56電池內阻/m3.013.

12、2140下循環(huán)試驗方法：1.用5I20放電2h，判斷斷開準則：蓄電池電壓10V；2.恒壓14.1V，限流5I20充電5h；3.循環(huán)1-2 360次，全檢一次容量。卷繞卷繞純純鉛電池一體化系統(tǒng)新產品介紹鉛電池一體化系統(tǒng)新產品介紹 1、卷繞純鉛電池交流一體化后備電源系統(tǒng)介紹 我公司卷繞純鉛電池交流一體化后備電源系統(tǒng)由室外防雨機柜、逆變器、卷繞純鉛電池、防雷系統(tǒng)等元器件組成，為直接為交流負載備電。 系統(tǒng)能提供RS232通信接口及干結點接口，便于實現遠程監(jiān)控和無人值守。 優(yōu)點： 1、系統(tǒng)配置卷繞純鉛電池 卓越的高低溫性能，可在-5575下工作。 無游離電解液，可任意方向放置工作。 可以進行快速充電，4

13、0分鐘內可充入95以上的電量。 極高的耐小電流深放電能力。 與鋰電相比具有較低的價格和可靠的安全性。 優(yōu)點： 2、針對鉛酸蓄電池開發(fā)的有智能管理功能的UPS 10KVA以下UPS仍具有獨立的浮充和均充功能。 針對卷繞電池，允許大電流快速充電模塊，可實現0.3C10 充電。 自啟動功能設計：電池欠壓保護后，市電來電能自啟動開機輸出同時對電池組充電。 智能化控制設計：通過智能化MCU控制核心技術，產品智能化程度高，UPS輸出頻率、輸出電壓、旁路輸出電壓均可通過軟件設置； 重過流保護：UPS可對負載進行三重判別，依輕程度進行處理，增強UPS市電適應性和抗負載沖擊能力，保證用戶設備和UPS安全運行。

14、輸入過電壓保護：靈敏的電壓感知和專門的切換開關，避免電網的高壓威脅用戶設備的安全。 溫度環(huán)境設計：自動溫控設計，尤其是低溫啟動和高溫帶載，保證UPS在-3055溫度范圍能正常運行工作； 自啟動功能設計：電池欠壓保護后，市電來電能自啟動開機輸出同時對電池組充電； 風機自動調節(jié)設計：風機的速度可以根據溫度進行自動調節(jié)，使風機的使用壽命更長。 控制線路防塵、防潮、防鹽、防腐蝕設計：對控制線路用特殊材料進行涂敷處理，進氣口增加防塵網。 防盜設計：根據需求可直接采用地腳固定安裝，也可采用壁掛安裝，門鎖密封。 用戶：河北電信地點：石家莊某小區(qū)電池規(guī)格：48V50Ah使用方式：一體化電源使用時間：2013.

15、7 雙登集團通過自主開發(fā)，已獲得授權發(fā)明專利2項，實用新型專利9項，申請公開發(fā)明專利4項，并建立了自動化批量生產線。1 1、在室外電源系統(tǒng)中的應用。主要優(yōu)勢、在室外電源系統(tǒng)中的應用。主要優(yōu)勢: : 二、應用場景案例二、應用場景案例 與普通鉛蓄電池的使用方式通用，節(jié)約成本與普通鉛蓄電池的使用方式通用，節(jié)約成本 惡劣條件下高安全性和可靠性惡劣條件下高安全性和可靠性 -5-35溫度范圍內，壽命變動小于5%用戶：杭州移動地點：假日之星酒店電池規(guī)格：48V50Ah使用方式：戶外一體化電源使用時間：2009.8用戶：浙江聯通地點：海寧皮革城電池規(guī)格：48V75Ah使用方式：戶外一體化電源使用時間：2010

16、.6用戶：湖南移動地點：婁底某站電池規(guī)格：48V75Ah2使用方式：戶外一體化電源地埋式應用使用時間：2011.3用戶：廣西梧州聯通地點：譚未陶瓷廠電池規(guī)格：48V75Ah3使用方式：戶外山頂簡易基站使用時間：2012.3用戶：黑龍江移動地點：哈爾濱某小區(qū)電池規(guī)格：48V75Ah使用方式：一體化電源使用時間：2012.10 產品性價比分析產品性價比分析方案一普通電池+空調方案二普通電池方案三純鉛卷繞電池方案四通信用鋰離子電池系統(tǒng)項目48V50Ah48V50Ah48V50Ah48v50Ah電池組規(guī)格采購費用(元)1600160022008000年費用(元)320640440800空調采購費用(元

17、)5000年度折舊費用(元)500電費6000使用壽命(年)52.5510年度總費用(元)6820640440800從上表可以看出，純鉛卷繞電池用于戶外一體化電源性價比最高。 卷繞電池具有更平穩(wěn)的高輸出電壓，更高的功率密度。因為電池極低的內阻，不管是中倍率放電還是高倍率放電都表現出平穩(wěn)的高輸出電壓。在高功率應用時，放電時間比同容量普通電池高1倍以上。同時電池還可以進行快速充電，40分鐘內可充入95以上的電量。是市場上唯一實現快速充電的鉛酸電池。 由于電池的以上特點，電池也可以廣泛應用于各種備電時間在30分鐘以下的高功率型UPS。并可也將電池的額定容量減少20%，實現資源的保護。45分鐘分鐘 =

18、 95%電量電量2.2.高功率高功率UPSUPS應用應用例：系統(tǒng)輸入功率用求為86.1KW，電壓的范圍是365V473V。選定溫度為25，供電時間為5分鐘。計算如下：計算如下：單體電池數量=473V/12.5V=35節(jié)單體電池的最低電壓=357V/35節(jié)=10.4V/節(jié)單體電池的功率=40.1KW/35節(jié)=2460W/節(jié)因此我們可從相應電池恒功率放電表中找出相應電池：舉例說明舉例說明普通UPS電池的恒功率放電數據表 卷繞電池的恒功率放電數據表 從上表數據來看如選用普通UPS電池，型號為12V100Ah，數量35只，電池體積為434511cm3，重量為1067.5kg。 如選用卷繞電池，型號為1

19、2V50Ah，數量35只，電池體積為338520cm3，為普通UPS電池的77.9%，重量為630kg，為普通UPS電池的59%。經濟性對比：1.從電池價格上看12V100AhUPS電池與12V50Ah卷繞相近，但所帶來的利潤完全不同。2.使用卷繞電池降低了系統(tǒng)對承重的要求。3.使用卷繞電池減少了電池柜數量，降低了系統(tǒng)成本。用戶：科華地點：福建連城電池規(guī)格：348V75Ah3使用方式：高功率UPS使用時間：2010.11用戶:國家電網地點：揚州智谷電池規(guī)格：600V75Ah18使用方式：大功率UPS使用時間：2012.93.3.油機起動應用油機起動應用12V50Ah卷繞電池取代了原有的12V2

20、00Ah電池柴油機12V92TA 540Hp起動性能優(yōu)于200安時富液電池無需注水僅重17.2公斤，大小和重量僅為原來200安時富液電池的三分之一三、產品的使用與維護要求產品的使用與維護要求 卷繞電池的通信備用參數設置同常規(guī)AGM保持一致，維護周期相同。產品的使用與維護要求參數雙登電池具體參數浮充電壓13.5V均充電壓14.10V充電限流0.40C10A高壓警告值57V（14.25V/只）低壓警告值45V（11.25V/只）電池溫度補償系數-18mV/只電池溫度過度35LVDS脫離電壓44VLVDS復位電壓47V參數雙登電池具體參數48V系統(tǒng)蓄電池組復位工作電壓48V（防止由于蓄電池電壓多次反

21、彈，達到工作電壓繼續(xù)工作造成蓄電池深度過放電）均充周期6個月周期均充時間10h浮充轉均充條件50mA/Ah（并聯時50mA/Ah電池組并聯數）停電均充時間110h退出均充條件10mA/Ah（并聯時10mA/Ah電池組并聯數） 產品的使用與維護要求停電時的使用要求停電時的使用要求1.蓄電池因事故放電在沒有按照要求補充足電的情況下，如果基站又停電，一般情況不允許由蓄電池繼續(xù)供電，如果繼續(xù)使用將會由于過放電引起蓄電池壽命縮短。2.一次停電累計放出電量在50%-80%時，均充轉浮充后，浮充時間不少于48h，一天內停電數次，但累計放電總容量在50%以下，均充轉浮充后，浮充時間不少于24h。如果充電時間不

22、足會造成蓄電池容量虧損，影響蓄電池壽命。3.供電條件較好的基站，每6個月進行一次保護性C10容量放電（放電深度在50%），放電后及時充足電。4.對于停電頻繁，停電時間較長的基站，應配備油機等輔助供電設備。當蓄電池放電深度達到80%以上，市電沒有恢復供電時，采用油機為基站設備供電和對蓄電池及時補充電。四、產品的后方保障我公司已建立了國內第一條純鉛卷繞電池自動化生產線，設備定位為全世界最先進的鉛酸蓄電池生產設備。從美國購置連鑄生產線，意大利CMW連續(xù)雙面涂片機；德國進口全自動真空注酸機；智能化成充放電機；配套自行設計的自動卷繞機、無動力全密封化成線、自動包裝線等設備。目前可以實現每日單班產能330

23、只。產品的后方保障-產能及質量控制水平卷繞電池制作流程圖配 酸涂 片裁 片極群卷繞固化干燥端子膠封打 碼氣密性檢測端子焊接熱 封注 酸化 成倒標識膠大電流檢測清 洗板柵連鑄制 粉和 膏極群焊接入 庫制 水連軋連沖穿 壁 焊卷繞電池的現行工藝及質量控制點1、鑄片連軋連沖 卷繞電池正板柵采用連軋連沖方式制作，將澆鑄的鉛板壓延成需要厚度，再連續(xù)沖出網格。此制作工藝制作的板柵，晶體比較致密，具有較強的抗腐蝕性。連續(xù)澆鑄 卷繞電池負板柵采用連續(xù)澆鑄的方式制作。卷繞電池的現行工藝及質量控制點2、涂片 上道工序制作好的板柵，通過連涂設備涂上活性物質，并覆膜。此制作工藝制作的極板，厚度均勻，極板一致性好。卷繞

24、電池的現行工藝及質量控制點3、裁片 連涂好的極板，裁剪出需要長度，并沖出極耳部分。卷繞電池的現行工藝及質量控制點4、極群卷繞 將正、負極板卷繞起來，這正是卷繞電池名稱的由來。公司與設備供方聯合研發(fā)的自動卷繞機，可以精確控制卷繞壓力，這直接影響電池裝配的緊密性，對電池的振動性能起到至關重要的作用。卷繞電池的現行工藝及質量控制點5、極群鑄焊 將極群的極耳焊上導電的匯流排、極柱等部件。 卷繞電池的現行工藝及質量控制點6、 穿壁焊 將焊接后極群匯流排焊接起來。焊接后的內阻測試設備會對每個焊點進行內阻測試，自動剔除焊接不良的電池。 卷繞電池的現行工藝及質量控制點7、熱封 通過熱板將上蓋與桶體的結合面融化

25、，融化后壓合上蓋及桶體，待塑料冷卻后形成一個整體電池外殼，起到密封作用。同樣熱封后的電池會通過自動氣密性測試設備進行氣密性檢測，對不合格的電池生產線也會自動剔除。 卷繞電池的現行工藝及質量控制點8、注酸與化成 組裝好的電池注入一定量的電解液并進行不同階段的充放電。卷繞電池的現行工藝及質量控制點卷繞電池的現行工藝及質量控制點關鍵工序生產視頻產品的后方保障-第三方認證及檢測泰爾認證證書（YD/T799-2010）產品的后方保障-第三方認證及檢測無錫質檢所檢測報告證書 產品的后方保障-政府支持科技部2012年政策引導類新產品計劃產品的后方保障-政府支持年產50萬kWh卷繞電池項目列入國家發(fā)改委產業(yè)振興和技術改造項目，建成了世界一流的鉛蓄電池生產線。產品的后方保障-政府支持基于連鑄連軋工藝