通信用磷酸鐵鋰電池與鉛酸電池的應(yīng)用對(duì)比

李和財(cái) 覃圣淋 石海瑤

通信用磷酸鐵鋰電池與鉛酸電池的應(yīng)用對(duì)比

李和財(cái) 覃圣淋 石海瑤

（沈陽理工大學(xué) 遼寧沈陽 110159）

通信電源的蓄電池組是后備儲(chǔ)能裝置，是停電后保證整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵，因此對(duì)電池各方面的要求都較高。文章對(duì)通信用磷酸鐵鋰電池與鉛酸電池的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了對(duì)比，分析了兩者各自優(yōu)勢(shì)并指出了相對(duì)應(yīng)的劣勢(shì)。

通信電源系統(tǒng)；磷酸鐵鋰電池；鉛酸電池；對(duì)比分

前言：

通信電源后備系統(tǒng)鉛酸電池是傳統(tǒng)蓄電裝置的選擇，價(jià)格低、可用性較高、安全性較高等等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用，20世紀(jì)在通信系統(tǒng)的選擇中也優(yōu)先選擇鉛酸電池。在2006年，中國(guó)電信開始開發(fā)使用鋰電池作為通信系統(tǒng)的后備電源，由于鋰電池本身就是為了動(dòng)力系統(tǒng)而設(shè)置有很多不適應(yīng)，因此技術(shù)人員進(jìn)行了改進(jìn)。無獨(dú)有偶，2011年國(guó)家大力整治了鉛酸電池的生產(chǎn)，使鉛酸電池的產(chǎn)量、應(yīng)用受到了削減，對(duì)鋰電池發(fā)展也有一定的促進(jìn)，尤其是磷酸鐵鋰電池在通信電源中有了大規(guī)模的應(yīng)用。其很多優(yōu)秀的性能也開始被發(fā)掘，如循環(huán)壽命長(zhǎng)、耐高溫、體積小等等，都促進(jìn)著其應(yīng)用的規(guī)模。

一、通信用后備蓄電池組的性能要求

動(dòng)力儲(chǔ)能、后備儲(chǔ)能這是兩種系電池組的儲(chǔ)能用途，在通信方面，蓄電池組的需求就是作為后備能源。所以，在沒有停電的情況下，蓄電池是不工作的，只有發(fā)生停電等情況才會(huì)被使用。這與常規(guī)動(dòng)力儲(chǔ)能不同，不需要大量的能量保證也不需要長(zhǎng)久能量的輸出，總的來說只要保證可用性即可，筆者做出以下幾點(diǎn)的總結(jié)：

第一：安全性，如同其他行業(yè)一樣，安全第一這是毋庸置疑的，如果存在安全隱患是不允許使用的。

第二：能量性，主要是電池的容量，要保證一定時(shí)間的使用，在電力供應(yīng)正常之前保證通信系統(tǒng)的正常工作。

第三：適應(yīng)性，通信系統(tǒng)用電有部分工作的環(huán)境不是很理想，如低溫環(huán)境、高危環(huán)境、持續(xù)振動(dòng)環(huán)境等等，這需要電池組的適應(yīng)性強(qiáng)，在各種環(huán)境都不影響正常的工作。

第四：配套性，通信系統(tǒng)中蓄能電池組的配套性主要是指與電力設(shè)備的匹配能力，比如大小合適，能剛好在通訊系統(tǒng)中工作；充電速度快，保證突發(fā)情況再次迅速工作；脈沖放電能力好等等。

二、通信用磷酸鐵鋰電池與鉛酸電池組在通信系統(tǒng)中應(yīng)用優(yōu)勢(shì)對(duì)比

在通信系統(tǒng)中，鉛酸電池組長(zhǎng)期以來都處于“霸主”的地位，直到近些年才因?yàn)榱姿徼F鋰電池才撼動(dòng)其地位。實(shí)際的工作中，雖說磷酸鐵鋰電池有著各種各樣的優(yōu)秀性能，但部分因工作環(huán)境、實(shí)際情況的不同所，并沒有全部替代鉛酸電池組。而鉛酸電池也有著自身的優(yōu)勢(shì)，因此“因地制宜”才是最為明智的選擇，以下是筆者對(duì)磷酸鐵鋰電池、鉛酸電池在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)對(duì)比分析。

（一）磷酸鐵鋰電池優(yōu)勢(shì)

如上文所述，鋰電池的選用，尤其是在通信系統(tǒng)中，都是用的磷酸鐵鋰電池，其主要的優(yōu)勢(shì)有以下幾點(diǎn)。

第一：能量特性高，相比較鉛酸電池，磷酸鐵鋰電池的容量以及比能量都很高，對(duì)能量的存儲(chǔ)能力在現(xiàn)階段是最好的。

第二：循環(huán)壽命長(zhǎng)，磷酸鐵鋰電池組的平均使用壽命長(zhǎng)達(dá)6年，循環(huán)使用的次數(shù)在1000次左右，其充、放電的次數(shù)可以達(dá)到1萬次。而鉛酸電池?zé)o論是在實(shí)際工作上的表現(xiàn)還是對(duì)其標(biāo)準(zhǔn)要求都遠(yuǎn)低于磷酸鐵鋰電池組。《通信用閥控式密封鉛酸蓄電池》中曾規(guī)定，其充放電次數(shù)不少于400次即可，不難看出兩者的差別。

第三：額定電壓高，磷酸鐵鋰電池組的串聯(lián)工作電壓很高，因?yàn)槠鋯误w的電壓就為3.2V，這與鉛酸蓄電池相比可以節(jié)約30%的用量。

第四：自放電率低，正常情況下，周圍環(huán)境適當(dāng)（溫度、濕度適當(dāng)）的情況下，滿電的電池組放置30天，再正常使用，會(huì)發(fā)現(xiàn)其剩余使用電量高達(dá)94%自放電率很低。

第五：重量輕、體積小，因?yàn)椴牧系牟煌U酸電池的重量大約是磷酸鐵鋰電池重量的5-6倍。體積方面鉛酸電池的重量大約是磷酸鐵鋰電池體積的2-3倍，對(duì)于特殊地點(diǎn)很難處理。

第六：溫度適應(yīng)能力強(qiáng)，磷酸鐵鋰電池可以在溫度為60℃的環(huán)境下正常工作，而經(jīng)過技術(shù)處理后的磷酸鐵鋰電池還可以在-45℃的環(huán)境下正常工作。鉛酸電池是化學(xué)蓄電池，利用了原電池原理，發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，而它的充電過程則是它的逆反應(yīng)。因?yàn)槭腔瘜W(xué)反應(yīng)，因此很容易受到外界溫度的影響，溫度上升傳送速度加快，溫度下降導(dǎo)致傳送減慢，因此充放電的能力受到制約。鉛酸電池還有一個(gè)致命的缺陷，就是溫度超過超過45℃，會(huì)破壞電池內(nèi)的化學(xué)平衡，導(dǎo)致副反應(yīng)。

第七：綠色環(huán)保，這也是磷酸鐵鋰電池最為重要的一點(diǎn)，也是我國(guó)乃至全球大力推廣磷酸鐵鋰電池在各行業(yè)的廣泛應(yīng)用。因?yàn)橹谱鞑牧系牟煌牧现饕姿徼F鋰材料、鋁箔、石墨材料、銅箔、電解質(zhì)六氟磷酸鋰、聚乙烯、聚丙烯和聚乙烯復(fù)合隔膜等等都危害不到人的身體，無疑是環(huán)保電池的范疇。而對(duì)于鉛酸電池而言，鉛本身對(duì)人體害，屬于重金屬元素。

（二）鉛酸電池優(yōu)勢(shì)

鉛酸電池在通訊系統(tǒng)中作為蓄能裝置已經(jīng)有很長(zhǎng)時(shí)間了，其技術(shù)方面已經(jīng)近乎成熟，以下是其優(yōu)勢(shì)：

第一：安全性，通信電源技術(shù)在通信網(wǎng)絡(luò)中作為供電保障技術(shù)應(yīng)用已久，而通信用高頻開關(guān)電源系統(tǒng)是整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)供電電源的核心。鉛酸電池雖說有著各種各樣的缺點(diǎn)，從安全的角度出發(fā)還是在所有蓄電池中最為穩(wěn)定的。磷酸鐵鋰電池在實(shí)際使用中，尤其在濫用情況下，如高溫環(huán)境，內(nèi)部外部短路，過充放，振動(dòng)、擠壓和撞擊，保護(hù)電路失靈等，更容易出現(xiàn)冒煙、著火甚至爆炸情況。

第二：價(jià)格低，鉛酸電池本身材料的造價(jià)相比一般的蓄電池都要低，這也是其普及的一大原因。

第三：可用性高，鉛酸蓄電池與磷酸鐵鋰電池特性確實(shí)存在較大的差異。在電池單體串聯(lián)成組使用的情況下，鉛蓄電池可以直接使用，而磷酸鐵鋰電池則不然，決定當(dāng)使用磷酸鐵鋰電池作為后備電源時(shí)，不可能不進(jìn)行管理而直接使用，否則很容易出現(xiàn)均衡性嚴(yán)重劣化的不利后果。

總結(jié)：

綜上所述，鋰電池技術(shù)，雖然有很多的優(yōu)點(diǎn)，但畢竟問世的時(shí)間尚短，尤其在通信網(wǎng)絡(luò)上磷酸鐵鋰電池的應(yīng)用只不過幾年的時(shí)間，鉛酸電池相比下可以說“歷史悠久”。文章正面分析了兩者各自的優(yōu)勢(shì)、劣勢(shì)，具體闡述了兩者在實(shí)際情況中的應(yīng)用。

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李和財(cái)（1996-）男，安徽阜南縣人，通信工程專業(yè)

覃圣淋（1995-）女，貴州銅仁人，通信工程專業(yè)

石海瑤（1995-）女，云南玉溪人，通信工程專業(yè)

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1007-6344（2017）03-0126-01