磷酸铁锂离子电池在基站中的应用

磷酸铁锂蓄电池特点磷酸铁锂离子电池是锂离子电池家族中最安全的高比能量电池。磷酸铁锂离子电池的放电电压非常平稳，一般为3.2V，放电后期（重要指剩余的10％容量）电压变化较快，截止电压一般为2.5V。环境温度特别是低温会对磷酸铁锂离子电池的放电容量出现影响：-20℃的放电容量是常温容量的45％，-10℃是常温的65％，-5℃是常温的80％，0℃是常温的90％，0℃～20℃的放电容量变化非常小。磷酸铁锂离子电池的低温性能优于铅酸蓄电池。

安装注意事项

虽然磷酸铁锂蓄电池在出厂时正负极板都进行了充放电活化，但假如磷酸铁锂蓄电池的安装日期距出厂日期时间较远，经过长期的自放电容量必然会有损失。另外，磷酸铁锂蓄电池在出厂时荷电量一般为60％，安装初始时应该对电池组进行补充电。由于单体电池自放电的差异，可能会出现各电池端电压不均衡的现象。磷酸铁锂离子电池组安装前必须测量开路电压，开路电压差不能大于50mV，需做好电池测试并记录。用假负载可以对电池组按0.1C10和0.2C5进行容量试验，此试验不需接入电池管理系统（BatteryManagementSystem，BMS），只需将电池组串联起来，但是放电过程中必须严格检测电池单体电压，每小时对电池的总电压、放电电流、电池单体电压进行测量并记录。电池在放电后期每10min检测放电电池单体电压低的电池，若有一只电池端电压到2.5V马上停止放电，计算出实际电池放出的容量与蓄电池额定容量是否一致，若基本一致则证明电池放电试验合格，再对电池进行充电。若放电到终止电压时，电池组放出的容量与额定容量的差别大于15％，说明电池组的出厂容量可能存在问题，应及时联系厂商处理。

影响因素

⑴度对磷酸铁锂蓄电池的影响

温度对磷酸铁锂离子电池的影响相对铅酸蓄电池要小很多，特别是在放电的情况下。对同等规格的两种蓄电池进行温度特性测试，磷酸铁锂离子电池要比密封阀控铅酸电池容量高出20％。由于磷酸铁锂材料自身的电化学特性，该电池的低温充电性能稍差，充电温度要求高于0℃，否则电池的不可逆容量会随着温度的降低而升高。磷酸铁锂离子电池在55℃左右的环境下仍然可以较好地循环充放电。

⑵歇浮充电对磷酸铁锂蓄电池的影响

由于磷酸铁锂离子电池的电解液是有机液体，再加上锂金属非常活泼，所以该电池必须密封。电池在正常充放电条件下几乎不出现气体，即使电池长期处于间歇浮充状态，电池内部也不会出现较高压力。另外，通信基站的备用电源长期处于浮充状态，有关电池的间歇浮充而言，其电压长期处于3.65V左右。这个电压对电池极板和电解液都是比较稳定的状态，因此磷酸铁锂蓄电池非常适合用于通信基站。

BMS

充、挤压、针刺等滥用的条件下仍然安全，但是会对电池的循环寿命造成极大影响。磷酸铁锂离子电池生产工艺比较复杂，单体电池的一致性差异会比密封阀控铅酸电池大，这就导致电池组在充电后期个别单体电池的电压迅速上升，加之通信基站长期处于无人值守状态，不容易及时发现，从而造成磷酸铁锂离子电池组寿命减短或者损坏的现象。为了防止以上现象要用BMS保障电池的安全可靠。BMS是电池保护和管理的核心组成部分，不仅要保证电池安全可靠，而且要充分发挥电池的性能并延长使用寿命。作为通信用的后备电能，BMS在开关电源和电池之间起到桥梁用途。BMS的安全管理模式对电池的安全性至关重要，重要包括数据采集单元、计算以及控制单元、均衡单元、控制执行单元和通信单元。

磷酸铁锂蓄电池应与开关电源配套使用

针对上述磷酸铁锂离子电池的特性，在进行电源设备选型或设置时只需把浮充电压或均充电压调整到磷酸铁锂离子电池所要的充电电压即可。这里要特别说明的是，相有关密封阀控铅酸电池而言，磷酸铁锂离子电池的充电过程并不是浮充加均充的充电模式，只要满足磷酸铁锂离子电池充电时所要的充电电压即可。磷酸铁锂离子电池即便是长期处于均充电状态，由于自身的保护功能，电池性能不会发生改变，磷酸铁锂离子电池在这方面的优势非常明显。另外，开关电源的实时监控、稳压限流、均浮充自动转换、电池温度补偿、智能化管理和二次下电等功能的设置可以直接参照铅酸电池的设置，只需把充电电压提高到磷酸铁锂离子电池所需的充电电压。例如，某移动基站使用48～300Ah磷酸铁锂离子电池两组，在更换电池时为了保证供电安全，将两组磷酸铁锂离子电池进行离线测试。测试每组电池的总电压后，调整开关电源直流供电电压与之对应，分别将两组铁锂离子电池接入系统进行补充电。此时开关电源充电压设置为56.4V，充电电流限制为每组30A。两组电池组初始充电电流分别为29A和31A，随着电池组电压升高，充电电流会相应地减小，当电池组电压和开关电源的充电电压非常接近时，电池组的充电电流逐渐减小为0，此时电池组的BMS起到了保护用途，充电系统通过BMS与电池断开，电池充电完成。充满电后，两组电池静止8h进行放电试验。为了测试两组电池组的大电流放电能力，采用0.2C5电流放电，即120A。本次放电总时间为5h，智能负载柜显示屏中显示的电流基本都在120A，电池组所放出的容量为600Ah。磷酸铁锂离子电池放出了额定容量的100％，所以电池组放出的容量完全满足额定容量要求，整个放电过程中智能假负载十分稳定

磷酸铁锂蓄电池的试验

⑴对性放电试验

根据磷酸铁锂离子电池的工作特点，电池端电压的测量不能只在间歇浮充状态，还应在放电状态下进行检测。电池端电压是反映电池工作状况的重要参数。由于外加电压的存在，间歇浮充状态下进行电池端电压测量，其电压易造成假象。因此每年应定期对电池进行一次带载核对性放电试验，放出蓄电池实际容量的30％～40％；并利用电池监控系统对蓄电池组进行实时检测并打印存档；同时检查蓄电池连接条接触情况，对蓄电池连接条有松动的进行紧固，确保蓄电池安全稳定地运行。

⑵量放电试验

在目前各通信电源供电系统中，开关电源与磷酸铁锂蓄电池为并联间歇浮充供电，因此蓄电池组无法脱离供电系统，无法单独给蓄电池做容量试验。由于磷酸铁锂蓄电池对环境温度要求不高、电池使用寿命长等特点，可以每3年对蓄电池组进行容量试验，电池使用6年后每年进行一次容量试验，要求放出容量的80％以上为合格。一般情况下，这种试验是在带实际负荷的条件下进行的（或实际负荷加上假负载）。为了确保在这种情况下直流供电系统安全可靠地供电，应对柴油发电机组进行检查，确保柴油发电机组供电正常；同时针对直流供电系统的负荷情况，确定电池组的放电倍率，符合3小时率、5小时率或10小时率放电，3小时率放电电流为0.25C3，5小时率放电电流为0.168C5，10小时率放电电流为0.10C10，最好在环境温度为20℃左右按10小时率进行容量试验。由于磷酸铁锂离子电池有BMS保护，执行电池容量试验时把开关电源的浮充电压设定为45V，再断开开关电源的交流输入，用直流钳型表检测电池放电电流以确保基站供电安全。

磷酸铁锂蓄电池的维护

（1）环境要求

根据电池的环境要求，室温不宜超过55℃，建议环境温度应保持在0～55℃；防止阳光对电池直射，朝阳窗户应做遮阳处理；确保电池组之间预留足够的维护空间。

⑵注意事项

不同规格、不同型号的磷酸铁锂蓄电池禁止在同一直流供电系统中使用，新旧程度不同的蓄电池不应在同一直流供电系统中混用。如具备动力及环境集中监控系统，应通过动环境集中监控系统与BMS实时地对电池组的总电压、电流、单体电压、温度进行监测。同时，通过电池监测装置了解电池充放电曲线及性能，定期进行测量，及时发现故障并处理。

⑶检查项目

应经常检查磷酸铁锂离子电池的极柱、连接条是否出现松动、损伤、变形或腐蚀等现象；连接处有无松动，电池壳体有无损伤、渗漏和变形，电池及连接处温升是否异常；根据厂商供应的技术参数和现场环境条件，检查电池组及单体电压是否满足要求，检测电池组间歇浮充时的充电电流是否在要求的范围内；检测电池组的充电限流值设置、低压告警、高压告警设置是否正确。如直流供电系统中设有二次下电装置，应检测二次下电电压设置是否正确。

⑷电压要求

磷酸铁锂蓄电池间歇式充电电压一般设置为单体电池3.60～3.76V，电池组为56.4V。每月测量蓄电池组电压和单体电池的端电压。