鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1035次 | 2021年09月13日
磷酸鐵鋰離子電池在基站中的應(yīng)用
磷酸鐵鋰蓄電池特點(diǎn)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(wěn),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(huán)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(xiàn)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(yōu)于鉛酸蓄電池。
安裝注意事項(xiàng)
雖然磷酸鐵鋰蓄電池在出廠時(shí)正負(fù)極板都進(jìn)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(shí)間較遠(yuǎn),經(jīng)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(shí)荷電量一般為60%,安裝初始時(shí)應(yīng)該對電池組進(jìn)行補(bǔ)充電。由于單體電池自放電的差異,可能會出現(xiàn)各電池端電壓不均衡的現(xiàn)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(fù)載可以對電池組按0.1C10和0.2C5進(jìn)行容量試驗(yàn),此試驗(yàn)不需接入電池管理系統(tǒng)(BatteryManagementSystem,BMS),只需將電池組串聯(lián)起來,但是放電過程中必須嚴(yán)格檢測電池單體電壓,每小時(shí)對電池的總電壓、放電電流、電池單體電壓進(jìn)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(jì)算出實(shí)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(yàn)合格,再對電池進(jìn)行充電。若放電到終止電壓時(shí),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(yīng)及時(shí)聯(lián)系廠商處理。
影響因素
⑴度對磷酸鐵鋰蓄電池的影響
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(guī)格的兩種蓄電池進(jìn)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(xué)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(huán)境下仍然可以較好地循環(huán)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(jī)液體,再加上鋰金屬非?;顫?,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(xiàn)氣體,即使電池長期處于間歇浮充狀態(tài),電池內(nèi)部也不會出現(xiàn)較高壓力。另外,通信基站的備用電源長期處于浮充狀態(tài),有關(guān)電池的間歇浮充而言,其電壓長期處于3.65V左右。這個(gè)電壓對電池極板和電解液都是比較穩(wěn)定的狀態(tài),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(huán)壽命造成極大影響。磷酸鐵鋰離子電池生產(chǎn)工藝比較復(fù)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(dǎo)致電池組在充電后期個(gè)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(tài),不容易及時(shí)發(fā)現(xiàn),從而造成磷酸鐵鋰離子電池組壽命減短或者損壞的現(xiàn)象。為了防止以上現(xiàn)象要用BMS保障電池的安全可靠。BMS是電池保護(hù)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(fā)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(guān)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(guān)重要,重要包括數(shù)據(jù)采集單元、計(jì)算以及控制單元、均衡單元、控制執(zhí)行單元和通信單元。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
磷酸鐵鋰蓄電池應(yīng)與開關(guān)電源配套使用
針對上述磷酸鐵鋰離子電池的特性,在進(jìn)行電源設(shè)備選型或設(shè)置時(shí)只需把浮充電壓或均充電壓調(diào)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(guān)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(shí)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(tài),由于自身的保護(hù)功能,電池性能不會發(fā)生改變,磷酸鐵鋰離子電池在這方面的優(yōu)勢非常明顯。另外,開關(guān)電源的實(shí)時(shí)監(jiān)控、穩(wěn)壓限流、均浮充自動轉(zhuǎn)換、電池溫度補(bǔ)償、智能化管理和二次下電等功能的設(shè)置可以直接參照鉛酸電池的設(shè)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(shí)為了保證供電安全,將兩組磷酸鐵鋰離子電池進(jìn)行離線測試。測試每組電池的總電壓后,調(diào)整開關(guān)電源直流供電電壓與之對應(yīng),分別將兩組鐵鋰離子電池接入系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充電。此時(shí)開關(guān)電源充電壓設(shè)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(yīng)地減小,當(dāng)電池組電壓和開關(guān)電源的充電電壓非常接近時(shí),電池組的充電電流逐漸減小為0,此時(shí)電池組的BMS起到了保護(hù)用途,充電系統(tǒng)通過BMS與電池?cái)嚅_,電池充電完成。充滿電后,兩組電池靜止8h進(jìn)行放電試驗(yàn)。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(shí)間為5h,智能負(fù)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(gè)放電過程中智能假負(fù)載十分穩(wěn)定
磷酸鐵鋰蓄電池的試驗(yàn)
⑴對性放電試驗(yàn)
根據(jù)磷酸鐵鋰離子電池的工作特點(diǎn),電池端電壓的測量不能只在間歇浮充狀態(tài),還應(yīng)在放電狀態(tài)下進(jìn)行檢測。電池端電壓是反映電池工作狀況的重要參數(shù)。由于外加電壓的存在,間歇浮充狀態(tài)下進(jìn)行電池端電壓測量,其電壓易造成假象。因此每年應(yīng)定期對電池進(jìn)行一次帶載核對性放電試驗(yàn),放出蓄電池實(shí)際容量的30%~40%;并利用電池監(jiān)控系統(tǒng)對蓄電池組進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測并打印存檔;同時(shí)檢查蓄電池連接條接觸情況,對蓄電池連接條有松動的進(jìn)行緊固,確保蓄電池安全穩(wěn)定地運(yùn)行。
⑵量放電試驗(yàn)
在目前各通信電源供電系統(tǒng)中,開關(guān)電源與磷酸鐵鋰蓄電池為并聯(lián)間歇浮充供電,因此蓄電池組無法脫離供電系統(tǒng),無法單獨(dú)給蓄電池做容量試驗(yàn)。由于磷酸鐵鋰蓄電池對環(huán)境溫度要求不高、電池使用壽命長等特點(diǎn),可以每3年對蓄電池組進(jìn)行容量試驗(yàn),電池使用6年后每年進(jìn)行一次容量試驗(yàn),要求放出容量的80%以上為合格。一般情況下,這種試驗(yàn)是在帶實(shí)際負(fù)荷的條件下進(jìn)行的(或?qū)嶋H負(fù)荷加上假負(fù)載)。為了確保在這種情況下直流供電系統(tǒng)安全可靠地供電,應(yīng)對柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行檢查,確保柴油發(fā)電機(jī)組供電正常;同時(shí)針對直流供電系統(tǒng)的負(fù)荷情況,確定電池組的放電倍率,符合3小時(shí)率、5小時(shí)率或10小時(shí)率放電,3小時(shí)率放電電流為0.25C3,5小時(shí)率放電電流為0.168C5,10小時(shí)率放電電流為0.10C10,最好在環(huán)境溫度為20℃左右按10小時(shí)率進(jìn)行容量試驗(yàn)。由于磷酸鐵鋰離子電池有BMS保護(hù),執(zhí)行電池容量試驗(yàn)時(shí)把開關(guān)電源的浮充電壓設(shè)定為45V,再斷開開關(guān)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(hù)
(1)環(huán)境要求
根據(jù)電池的環(huán)境要求,室溫不宜超過55℃,建議環(huán)境溫度應(yīng)保持在0~55℃;防止陽光對電池直射,朝陽窗戶應(yīng)做遮陽處理;確保電池組之間預(yù)留足夠的維護(hù)空間。
⑵注意事項(xiàng)
不同規(guī)格、不同型號的磷酸鐵鋰蓄電池禁止在同一直流供電系統(tǒng)中使用,新舊程度不同的蓄電池不應(yīng)在同一直流供電系統(tǒng)中混用。如具備動力及環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng),應(yīng)通過動環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)與BMS實(shí)時(shí)地對電池組的總電壓、電流、單體電壓、溫度進(jìn)行監(jiān)測。同時(shí),通過電池監(jiān)測裝置了解電池充放電曲線及性能,定期進(jìn)行測量,及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并處理。
⑶檢查項(xiàng)目
應(yīng)經(jīng)常檢查磷酸鐵鋰離子電池的極柱、連接條是否出現(xiàn)松動、損傷、變形或腐蝕等現(xiàn)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(jù)廠商供應(yīng)的技術(shù)參數(shù)和現(xiàn)場環(huán)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(shí)的充電電流是否在要求的范圍內(nèi);檢測電池組的充電限流值設(shè)置、低壓告警、高壓告警設(shè)置是否正確。如直流供電系統(tǒng)中設(shè)有二次下電裝置,應(yīng)檢測二次下電電壓設(shè)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(shè)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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