浅谈银杉蓄电池在电力通信中的使用

摘要：经由对锂电池以及免维护阀控式铅酸蓄电池二者性能的比较，剖析锂电池相较于铅酸蓄电池所具备的优越性能。伴随锂电池技术发展步入成熟阶段，锂电池势必会取代铅酸电池进而成为电力通信用蓄电池。并针对锂电池在电力通信行业应用呈现出的广阔前景予以了给出。

关键的词汇如下，锂电池，铅酸蓄电池，电池管理系统其中包括BMS，标称出来的容量，循环的寿命 。

蓄电池作为一种储能装置，可在市电出现异常或者断电的状况之下，给负载供应能量。鉴于电力通信行业具备特殊性，负载对于供电的质量以及不间断性存在极高要求。储能系统在电力通信电源系统里占据极为重要的位置，其所涉及的性能会直接对电源系统的体积、寿命以及成本产生影响。传统的做法是以铅酸蓄电池当作能量储存装置，然而铅酸蓄电池存在能量密度低、体积大、质量大、温度范围窄的问题。并且对环境温度敏感度较高。铅酸蓄电池还被认定为危险废物，回收处理难度大，会对环境造成污染。身为绿色环保的首选的锂电池，相较普通铅蓄电池来讲，它具备体积小的特点，它拥有重量轻的特性，它有着高温性能突出的表现，它呈现循环性能优异的状况，它能够进行高倍率充、放电。它对未来电力通信机房蓄电池室的机房面积、环境温度之类各方面条件的要求产生降低的效果，它的综合成本会减少将近一半的情况 。

1 传统铅酸蓄电池工作原理及性能分析

由正极为二氧化铅的正极板、铅制成的负极板、隔板、硫酸构成的电解液、安全阀与外壳、端子等共同组成密封阀控式蓄电池，其工作原理在于：

放电过程的化学反应：

 

充电过程的化学反应：

 

传统铅酸蓄电池具有对环境温度要求偏高的特性，此特性常常致使对蓄电池室环境有着严苛要求，其最佳运行温度大概为25℃。这造成机房建设经济成本高昂，并且因环境温度变化剧烈，严重影响蓄电池使用寿命。

图1 传统的铅酸蓄电池温度与浮充电压

对于机房的面积，传统的铅酸蓄电池有要求，此要求是锂电池的5倍以上，对于机房的承载能力，传统的铅酸蓄电池同样有要求，这同样是锂电池的5倍以上，如此加大了机房建设的工作量，加大了机房建设的选址难度，在后期维护蓄电池工作方面，造成了极大的困难，在后期更换蓄电池工作方面，造成了极大的操作危险性。

图2 传统铅酸蓄电池对机房面积和承重要求高

传统的铅酸蓄电池，于高放电率时，放电性能欠佳，且放电容量会变小，通信机房的负荷，常常会达到0.5C10或者更高的放电率，如此一来，铅酸蓄电池的放电性能会急剧下降，还会影响到蓄电池的使用寿命，并且，在不同的温度范围以内，铅酸蓄电池的放电容量差异极大，给蓄电池运行维护工作带来了诸多不便。

图2 12V蓄电池组放电特性曲线

 

 

 

 

图4 温度及放电速率对电池容量的影响

2 锂电池工作原理及性能分析

处于锂电池之中的正极，是锂的过度氧化物，负极呢，是石墨或者焦炭，而电解质则是锂盐以及有机电解液。

图5 锂电池结构图

锂电池性能相比传统铅酸蓄电池的优势明显

2.1 高能量密度

平均单位体积或者质量所释放出的电能，被称作电池的能量密度。在同种质量的情形下，磷酸铁锂电池的带电量是铅酸电池的五至八倍。在同样体积的状况下，磷酸铁锂电池的带电量是铅酸电池的七至九倍。由此能够看出磷酸铁锂电池在能量密度方面相较于铅酸电池存在的显著优势。这会大幅度地降低对于通信蓄电池室使用面积以及承载重力的要求，在日常开展的维护更换工作里也会极大地降低工作难度以及危险程度。

图6 锂电池和铅酸电池的能量质量比和能量体积比

2.2 长寿命

图7 铅酸蓄电池及锂电池循环寿命

在环境温度为25℃这个条件之下分开来各自对铅酸电池以及锂离子电池开展80%放电量的充放电循环，其循环的次数分别是像图所显示的那样，铅酸电池仅仅只有不到500次这样子的充放电循环，而锂离子电池却能够达到超过2500次的循环寿命。

2.3 出色的温度特性及高放电率下出色的容特性表现。

图8 锂电池放电特性曲线

相较传统铅酸蓄电池，锂电池于高放电率情形下具备更好放电特性，并且在温度范围更宽的0℃至60℃内，电池容量基本一样。

2.4安全环保免维护

正极材料的稳定性以及可靠的安全性设计带来安全，哪怕在剧烈撞碰之中都不会引发爆炸。BMS管理系统能够对电池的电流、电压、温度等参数进行实时监控，减少诸多维护工作，切实达成免维护，降低电池管理成本。锂离子电池不含有铅、镍、铬等重金属，并且在使用进程里不存在染污物排放。

 

图9 铅酸蓄电池及锂电池性能比较

 

2.5经济成本优势明显

试以一组传统 600AH 的铅酸蓄电池组为具体实例，针对其 10 年运行维护所需成本的情况来说，所需耗费的是：

运行成本   电池类型	运行周期	单套价格	维护成本	总价
传统铅酸蓄电池	5年	40万元	2万/年	100万
锂电池	10年	48万元	0	48万

表1 铅酸蓄电池及锂电池运行成本比较

 

综上所述，锂电池多方面性能比传统铅酸蓄电池更优，用锂电池替代传统铅酸蓄电池，在运行维护成本计算里，每年每站大约能减少5万，还可降低专业人员维护次数，减轻工作压力，减少工作中的不安全因素，提升设备安全稳定运行水平 。