1概述 

隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保工作的重視以及運(yùn)營(yíng)企業(yè)自身環(huán)保理念的提高，人們?cè)絹?lái)越希望在生產(chǎn)、運(yùn)輸、存儲(chǔ)、使用、報(bào)廢等各個(gè)環(huán)節(jié)減少對(duì)環(huán)境的污染以及對(duì)能源的消耗，特別是去年國(guó)家出臺(tái)一系列針對(duì)鉛酸蓄電池生產(chǎn)環(huán)節(jié)的法規(guī)，使得閥控式密封鉛酸蓄電池產(chǎn)量受到了較大影響，進(jìn)一步促進(jìn)了磷酸鐵鋰鋰離子電池（以下簡(jiǎn)稱磷酸鐵鋰電池）的生產(chǎn)與應(yīng)用。為此，有必要討論分析其在通信領(lǐng)域應(yīng)用的可行性、存在不足以及其他相關(guān)問(wèn)題，增加通信行業(yè)蓄電池組使用選擇范圍，推動(dòng)運(yùn)營(yíng)企業(yè)健康發(fā)展。 

2 磷酸鐵鋰電池技術(shù)特點(diǎn) 

磷酸鐵鋰電池是一個(gè)能量密度比與功率密度比都較大、低溫性能好、循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電小 無(wú)記憶效應(yīng)、安全性能較高且具有環(huán)保性能的新型電池。實(shí)驗(yàn)表明在-20℃時(shí)，40Ah電池以0.2C的放電率放電約能放出86%的額定容量；常溫時(shí)以1C放電率仍能放出96%以上的額定容量；常溫1C循環(huán)100%DOD放電測(cè)試目前已達(dá)3000余次。磷酸鐵鋰電池的正極為橄欖石晶體結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰材料通過(guò)粘結(jié)劑附著在鋁箔上，負(fù)極是石墨材料通過(guò)粘結(jié)劑附著在銅箔上，電解質(zhì)是六氟磷酸鋰，正負(fù)極間的隔膜采用聚乙烯或者是聚丙烯和聚乙烯復(fù)合隔膜或者是陶瓷隔膜，這些材料對(duì)人體無(wú)害，屬于環(huán)保型電池。 

3磷酸鐵鋰電池應(yīng)用現(xiàn)狀 

由于通信行業(yè)用蓄電池大多均采用200Ah以上的容量，目前磷酸鐵鋰電池單芯容量大多小于50Ah，相對(duì)通信行業(yè)應(yīng)用而言容量較小。因此，磷酸鐵鋰電池目前較多應(yīng)用在動(dòng)力行業(yè)，如電動(dòng)汽車、電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車等。在動(dòng)力行業(yè)的較為廣泛應(yīng)用，使得磷酸鐵鋰電池生產(chǎn)企業(yè)研發(fā)的蓄電池管理與保護(hù)系統(tǒng)（BMS）更適應(yīng)于大電流充放制循環(huán)使用，而通信行業(yè)應(yīng)用蓄電池的特點(diǎn)普遍是長(zhǎng)期浮充制；并且為了適用動(dòng)力行業(yè)蓄電池惡劣的使用環(huán)境，采取了許多保護(hù)電池的措施，比如溫度過(guò)高限制過(guò)充電、過(guò)放電特性，溫度過(guò)低限制充電特性等。所有這些安全保護(hù)與蓄電池管理系統(tǒng)，很好地適應(yīng)了動(dòng)力行業(yè)的電池應(yīng)用，但能不能原封不動(dòng)照搬應(yīng)用到通信行業(yè)則需要認(rèn)真的分析研究。 

4磷酸鐵鋰電池在通信行業(yè)應(yīng)用分析 

近年來(lái)，人們才越來(lái)越多的關(guān)注新型節(jié)能環(huán)保型電池的技術(shù)進(jìn)步與應(yīng)用現(xiàn)狀。磷酸鐵鋰電池是現(xiàn)階段安全性能好、能量體積比較高且應(yīng)用較廣的鋰離子電池，在動(dòng)力行業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)凸顯出許多優(yōu)勢(shì)，能否通過(guò)生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)改進(jìn)逐漸應(yīng)用到通信行業(yè)里來(lái)呢，答案是肯定的。 

首先可以應(yīng)用到功率較小基站等的電源系統(tǒng)中。因?yàn)檫@類機(jī)房所需蓄電池組容量較小，機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境比較惡劣，交流市電不穩(wěn)定且停電次數(shù)多、時(shí)間長(zhǎng)，維護(hù)人員維護(hù)設(shè)備或者停電后發(fā)電很不方便，這些特點(diǎn)決定了應(yīng)選用溫度適應(yīng)范圍寬、具有快速充電性能且使用壽命長(zhǎng)的電池。磷酸鐵鋰電池正好具有這些優(yōu)點(diǎn)。 

由于通信行業(yè)蓄電池組的應(yīng)用是長(zhǎng)期浮充制，完全不同于動(dòng)力行業(yè)的充放電制，因此，如果將現(xiàn)有動(dòng)力用磷酸鐵鋰電池直接用于通信行業(yè)還應(yīng)解決以下主要問(wèn)題： 

（1）關(guān)于組成-48V供電系統(tǒng)的磷酸鐵鋰電池多少只串聯(lián)更合適問(wèn)題 

磷酸鐵鋰電池靜態(tài)開(kāi)路電壓約為3.2V若應(yīng)用在通信的—48V直流供電系統(tǒng)中（48V3.2V=15只）似乎15只串聯(lián)即可，但考慮到磷酸鐵鋰電池放電終止時(shí)電壓約為2.5V15只的放電終止電壓為37.5V，已經(jīng)不能滿足通信負(fù)載的使用需求了。因此用16只串聯(lián)組成-48V供電系統(tǒng)的后備電池比較合適。 

（2）通信用磷酸鐵鋰電池放電終止電壓的保護(hù)值問(wèn)題 

由于磷酸鐵鋰電池放電到2.5V電壓時(shí)容量基本為零，并且其開(kāi)路電壓（OCV）曲線相對(duì)錳酸鋰電池初始階段更加陡峭（見(jiàn)圖1）。為了保護(hù)電池建議磷酸鐵鋰電池的BMS系統(tǒng)設(shè)置的放電終止保護(hù)電壓為2.7V，這樣16只串聯(lián)的放電終止電壓為43.2V，既符合通信行業(yè)現(xiàn)有使用習(xí)慣，更有利于磷酸鐵鋰電池的容量恢復(fù)。 

（3）通信用磷酸鐵鋰電池均充電壓的設(shè)置 

由于通信行業(yè)開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的輸出電壓調(diào)整范圍一般在-43.2～-57.6V，傳統(tǒng)的鉛酸電池均充電壓一般設(shè)置為57V，而磷酸鐵鋰電池均充電壓一般要求為57.6V。所以，當(dāng)磷酸鐵鋰電池用于開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的時(shí)候，需要工程及維護(hù)人員對(duì)開(kāi)關(guān)電源設(shè)備進(jìn)行調(diào)整及適應(yīng)。 

（4）如何滿足通信用較大容量蓄電池組問(wèn)題 

目前單芯容量小于等于40Ah的磷酸鐵鋰電池技術(shù)成熟、動(dòng)力行業(yè)應(yīng)用廣泛，如果在通信行業(yè)中使用假如用于-48V直流供電系統(tǒng)，要想達(dá)到400Ah容量，需要將10只單芯容量為40Ah的并聯(lián)然后再將16只已經(jīng)并聯(lián)成400Ah的電池單元串聯(lián)在一起，或者先將16只串聯(lián)組成40Ah、48A一組后，再將這樣的10組電池進(jìn)行并聯(lián)使用。這里首先應(yīng)確定一個(gè)問(wèn)題，就是先把單只電池并聯(lián)成所需容量然后再串聯(lián)成48V（簡(jiǎn)稱先并后串型單元），還是先將單只電池串成48V再把48V電池單元并聯(lián)成所需容量（簡(jiǎn)稱先串后并型單元）來(lái)使用呢？目前的答案顯然是選擇后一種，即“先串后并型單元”來(lái)使用較為合理。主要原因是磷酸鐵鋰電池目前都配備有電池管理系統(tǒng)（BMS），當(dāng)生產(chǎn)企業(yè)將16只電池串聯(lián)成一個(gè)單元時(shí)，這個(gè)單元的BMS就管理與保護(hù)著16只單體電池，當(dāng)發(fā)現(xiàn)故障時(shí)，可以自動(dòng)切斷這個(gè)單元與供電系統(tǒng)的聯(lián)系而脫離出來(lái)，供電系統(tǒng)中的其他電池組依然能夠繼續(xù)正常工作。如果選用“先并后串型單元”，就會(huì)發(fā)生某個(gè)電池單元出現(xiàn)問(wèn)題，這個(gè)單元的BMS不可能切斷本單元與供電系統(tǒng)的聯(lián)系的情況。因?yàn)槊總€(gè)電池單元都是串聯(lián)在一起為供電系統(tǒng)服務(wù)的，任何一個(gè)單元脫離系統(tǒng)都會(huì)中斷整組蓄電池與供電系統(tǒng)的聯(lián)系。 

（5）通信行業(yè)如何使用磷酸鐵鋰電池問(wèn)題 

應(yīng)用于通信行業(yè)的磷酸鐵鋰電池，首先應(yīng)滿足通信行業(yè)現(xiàn)有高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)（-48A或240V）或UPS供電系統(tǒng)對(duì)蓄電池組管理的相關(guān)要求，即在不改變高頻開(kāi)關(guān)電源或UPS供電系統(tǒng)現(xiàn)有功能的前提下使用。因此就需要鋰電池生產(chǎn)企業(yè)依據(jù)通信行業(yè)的特點(diǎn)制造出適用通信行業(yè)的產(chǎn)品。首先應(yīng)將成熟的單芯容量為40Ah的電池16只串聯(lián)成一組，成為一個(gè)“基本銷售單元”（40Ah51.2A），然后針對(duì)這個(gè)單元開(kāi)發(fā)出特有的電池管理系統(tǒng)（BMS），這個(gè)BMS應(yīng)包括對(duì)每只電池的充放電管理以及對(duì)本單元的各種保護(hù)功能，但不可完全照搬動(dòng)力行業(yè)用的保護(hù)功能，特別是中斷放電的保護(hù)功能要慎之又慎。通信行業(yè)用蓄電池長(zhǎng)期處于浮充狀態(tài)，電池溫度很少在0℃以下，基本不存在無(wú)法充電問(wèn)題；通信行業(yè)的整流系統(tǒng)都有蓄電池組過(guò)充電電流限制功能（一般O.25C10），而磷酸鐵鋰電池過(guò)充電電流值遠(yuǎn)大于閥控式密封鉛酸蓄電池，因此無(wú)需單獨(dú)再限制鋰電池過(guò)流值。但當(dāng)基本銷售單元（40AH51.2V）中有一只電池的電壓達(dá)到3.8V時(shí)，應(yīng)立即終止本單元的充電；為了保護(hù)磷酸鐵鋰電池過(guò)放電BMS必須檢測(cè)基本銷售單元（40Ah51.2V）中每一只電池的電壓，當(dāng)任一只電壓為2.7V時(shí)，應(yīng)立即終止本單元的放電，因?yàn)殇囯姵胤烹婋妷河?.7V到達(dá)2.5V時(shí)間很短，設(shè)定為2.7V可能更好。 

5總結(jié) 

雖然磷酸鐵鋰電池現(xiàn)階段單芯容量較小，但通過(guò)并聯(lián)以及BMS的科學(xué)管理，首先應(yīng)用在FTTB和FTTH以及小功率基站上是可行的。本文以磷酸鐵鋰電池在-48V直流供電系統(tǒng)中應(yīng)用為例，分析了通信行業(yè)與動(dòng)力行業(yè)的不同應(yīng)用特點(diǎn)以及不同的關(guān)注側(cè)重點(diǎn)，提出磷酸鐵鋰電池銷售給通信行業(yè)，應(yīng)以“基本銷售單元”為基本單位，基本銷售單元的BMS功能設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)現(xiàn)有功能，希望為磷酸鐵鋰電池生產(chǎn)和使用者提供幫助。