中国移动联合研发项目报告--新型电池在通信基站的应用分析

1、中国移动联合研发项目报告中国移动联合研发项目报告 2010_LH_40 2010_LH_40 新型电池在通信行业中的应用研究新型电池在通信行业中的应用研究20102010年年1212月月3030日日是否集团重点项目：是是否集团重点项目：是第2页 开题计划完成情况开题计划完成情况目目 录录二、主要研究成果（整合后）二、主要研究成果（整合后）1.1 研究背景及目标研究背景及目标1.2 主要研究内容主要研究内容1.3 开题计划完成情况总结开题计划完成情况总结第3页1.1 1.1 研究背景及目标研究背景及目标使用面积的使用面积的要求要求u 土地、建筑等资源的有限性、稀缺性、高增值性，如何有效利用机房、

2、基站的使用面积是当前的一大重要课题，高密度的机房要求通信设备趋向于集成化、小型化、轻型化，也对电池有同样的要求，即对电池的比能量提出了更高的要求。u 节能减排要求机房、基站的环境温度进一步提升，也对电池的使用温度提出了更高的要求。即要求高环境温度下的电池保持长寿命。u TD等发展需要、及降低建设成本和维护成本需要，大量室外站、室内分布站、延伸系统、综合接入点迫切需要比能量高、耐高温、寿命长的电池。u 保障需要：部分室内延伸系统、综合接入点由于环境空间、设备空间的限制，无法使用传统大体积电池；室内分布系统、城区站由于噪音等问题无法用传统的发电机应急保障。需要高比能量的电池。u 环境保护需要、节能

3、减排需要，对电池的使命寿命提出了更高的要求，也对电池的整个生产过程中对环境的影响提出了更高的要求。p 通信业发展的要求通信业发展的要求p对 通 信 用 蓄 电 池 的 使 用 温 度 范 围 、 比 能 量 、 寿 命 、 对 环 境 的 影 响 等 提 出 了 更 高 的 要 求 。第4页1.1 1.1 研究背景及目标研究背景及目标使用面积的使用面积的要求要求p 电池技术现状与发展电池技术现状与发展p电 池 技 术 历 史 情 况 ：u通信用电池从开口式铅酸电池，到防酸隔爆电池，再发展到目前通信机房、基站等大量普遍使用的是阀控式铅酸电池。但是阀控式铅酸蓄电池存在比能量低、温度适应性差、寿命短

4、、大电流放电率低等问题。p 近年来各种新型电池涌现：u 阀控式密封胶体电池：高温适应性、使用寿命较阀控式铅酸电池强，目前在通信业已有部分应用。 u铅酸富液电池：高温适应性强、使用寿命长等优点，目前在通信业已有部分应用。 u铅酸卷绕电池：比能量较高，可大电流充放电，环境适应性相对较强，目前在通信业已有少量试应用。u液流电池：使用寿命很长，比能量不高，无规模市场化产品、价格很高，未市场化。 u燃料电池：比能量高，安全性差目前无规模市场化产品、价格很高，未市场化。 u镍氢电池和镍镉电池：市场售价居高不下，存在镉金属污染问题，。u 锂离子电池（磷酸铁锂）：具有高比能量、长寿命、环境适应性好、无污染等优

5、点，但价格较高。目前在通信 业已有少量试应用。第5页1.1 1.1 研究背景及目标研究背景及目标使用面积的使用面积的要求要求p 研究的主要目的研究的主要目的p研 究 各 新 电 池 的 技 术 应 用 特 性 。 如 锂 电 池 ：u磷酸铁锂电池在各种温度下的充放电特性，循环寿命如何？u安全性研究：短路试验、着火试验、穿刺试验等？u磷酸铁锂电池的控制管理方法，-48V系统、UPS系统磷酸铁锂电池组在浮充情况下的离散性研究等。u传统的电源系统对电池的管理模式是否适合磷酸铁锂电池，锂电池的并联特性等。p节能减排u本研究可以为公司的节能减排项目起到推动作用：使用高环境适应性新型电池、提高站点运行温度

6、，减少空调运行能耗。p降低电池综合应用成本 由于可降低对站点的环境要求，则可降低站点的建设成本；选择最合适的电池，则可降低对电池的前期投资和后期使用费用；采用耐高温电池，延长电池在恶劣环境下的使用寿命，降低电池投入；采用新型长寿命电池，简化电池运行维护，降低电池投入；使用合适的蓄电池降低站点的故障率和维护成本。 p提升网络质量用锂电池等新型电池保障因无法使用小发电机发电的站点的应急供电，降低站点退服率、提升网络质量；用高比能量的新型电池作为因环境限制无法使用传统铅酸电池的站点的后备电池，降低站点退服率、提升网络质量。p环保作用新型电池替代现有阀控铅酸电池，将可以改变电池的行业现状，改变电池行业

7、高污染、高能耗的问题；也为中国及至世界的节能环保起一定作用；采用高质能比、高体积能量比的电池可以在节材节地方面发挥重要作用。第6页1.2 1.2 主要研究内容及分工主要研究内容及分工p 研究的主要内容研究的主要内容1.对电池使用场景进行分类将机房或站点按基础设施条件、功耗、使用环境、维护要求进行分类，不同场景(主要个场景）各提出对电池的性能要求。可初步把使用场景分为四大类：环境较好场景 环境恶劣场景；新能源基站场景；应急保障用场景。 . 新型电池的使用特性梳理与研究 对试点应用的新型蓄电池的比能量、环境适应性、使用寿命等特性进行梳理。研究、分析其充放电特性、规范温度下的循环寿命、高温下的循环寿

8、命、安全性、电池管理特性、均衡性等，并进行实际应用测试。3. 电池综合使用费用分析，及新型电池的场景适用性研究 综合考虑电池使用单位面积年租金、电池年折旧、保证合适温度的能耗与年折旧、年维护费等，分析各种场景下不同电池的年综合使用费，以年综合使用费最低的电池为此场景下最适合使用。并以此为基础考虑各种新型电池对场景的匹配。4.新型电池充电技术研究 研究锂电池充电均衡管理技术，及各种新型电池的电池管理特性要求，即对充电源的要求。5. 总结 综合不同场景的使用要求、电池特性、测试结果、试点结论总结出移动通信基站电池的选择和使用结论，为不同的站点推荐适用的电池。第7页1.3 1.3 开题计划完成情况总

9、结开题计划完成情况总结主要内容提示，仅供参考：一、开题计划执行情况：包括时间、人员分工、研究成果等是否达到了该联合项目“开题报告”中的具体要求和目标；二、研究中存在哪些不足？u 设计、制订了蓄电池适用评估公式，大大方便了电池应用的选择；设计、制订了蓄电池适用评估公式，大大方便了电池应用的选择；u对电池的应用场景进行了分类；对电池的应用场景进行了分类；u评估了各类电池在各场景中的应用性；评估了各类电池在各场景中的应用性；u阀控电池的应用情况，分析了其寿命短的原因；阀控电池的应用情况，分析了其寿命短的原因；u已应用了胶体电池，试点应用了铁锂电池、富液电池、卷绕电池。已应用了胶体电池，试点应用了铁锂

10、电池、富液电池、卷绕电池。u已对胶体电池、铁锂电池进行了初步的测试。已对胶体电池、铁锂电池进行了初步的测试。u 初步分析了铁锂电池、胶体电池、富液电池等新型电池的技术性能、应用初步分析了铁锂电池、胶体电池、富液电池等新型电池的技术性能、应用特点、及场景适用性。特点、及场景适用性。p 浙江公司完成情况：浙江公司完成情况：第8页1.3 1.3 开题计划完成情况总结开题计划完成情况总结主要内容提示，仅供参考：一、开题计划执行情况：包括时间、人员分工、研究成果等是否达到了该联合项目“开题报告”中的具体要求和目标；二、研究中存在哪些不足？u 试点用的电池到货较慢，由于国内电信业应用不多，铁锂电池、富液电

11、池从试点用的电池到货较慢，由于国内电信业应用不多，铁锂电池、富液电池从订货至到货要订货至到货要1月多。月多。u测试条件有限，现场很多项目难测试。测试条件有限，现场很多项目难测试。u应用、测试时间不足，对电池的应用验证特别是寿命的验证需很长一段时间。应用、测试时间不足，对电池的应用验证特别是寿命的验证需很长一段时间。u费用有限及来源较困难，试点应用的电池需较大一笔费用去采购，对地市级公费用有限及来源较困难，试点应用的电池需较大一笔费用去采购，对地市级公司是很大一笔开支。司是很大一笔开支。p 研究中存在的不足：研究中存在的不足：第9页一一. . 开题计划完成情况开题计划完成情况目目 录录二、主要研

12、究成果（整合后）二、主要研究成果（整合后）2.2 2.2 阀控电池的分析评估阀控电池的分析评估2.3 2.3 锂电池的应用研究锂电池的应用研究2.4 2.4 胶体电池、富液电池的应用研究胶体电池、富液电池的应用研究2.6 2.6 纯铅电池、卷绕电池的应用研究纯铅电池、卷绕电池的应用研究2.8 2.8 其它新型电池的应用研究其它新型电池的应用研究2.9 2.9 主要创新点与总结主要创新点与总结2.1 2.1 蓄电池适用评估公式研究蓄电池适用评估公式研究第10页一一. . 开题计划完成情况开题计划完成情况目目 录录二、主要研究成果（整合后）二、主要研究成果（整合后）2.2 2.2 阀控电池的分析评

13、估阀控电池的分析评估2.3 2.3 锂电池的应用研究锂电池的应用研究2.4 2.4 胶体电池、富液电池的应用研究胶体电池、富液电池的应用研究2.6 2.6 纯铅电池、卷绕电池的应用研究纯铅电池、卷绕电池的应用研究2.8 2.8 其它新型电池的应用研究其它新型电池的应用研究2.9 2.9 主要创新点与总结主要创新点与总结2.1 2.1 蓄电池适用评估公式研究蓄电池适用评估公式研究第11页2.1 2.1 蓄电池适用评估公式研究蓄电池适用评估公式研究p 电池综合使用费计算，应包括以下三个方面电池综合使用费计算，应包括以下三个方面1、电池占用面积年租金u电池需要占用机房基站的面积，此面积在租用基站则需

14、租金，在自建基站则需建设费分摊，为简单可统一按当地的租金换算。u费用标准说明：租用机房按承重325KGM2计算,并考虑电池维护空间。如500AH/48V阀控电池的重量为1000KG,则需要占用面积6平方左右，当地平方机房租金为年1800元(按当地300元平方），则当地年租金为3.6元48VAH年。2、电池年维护费u电池安装费用每年分摊；电池定期的维护巡检、测试需要的人工费用、仪表使用费等。u费用标准说明：包括电池维护、测试费用、落后电池更换费用等，及安装费用分摊，如500AH/48V阀控电池电池年维护费1000元左右，则为2元48VAH年。3、电池年使用费u加装空调或电池恒温箱的电池年使用费用

15、（只列电池占用的空调能耗，可以电池恒温箱计）：每年电池使用费：500AH/48V阀控电池新的价格为15000元、报废价格为7000元，使用寿命为年，则每年计1000元，则为2元48VAH年。空调耗电费及空调折旧和空调年维护费：按确保电池在温度度左右所需电池恒温箱的年耗电及年折旧，以使用期8年计（500AH电池恒温箱单价以6000元计），则年耗电500元，年折旧750元，则为2.5元48VAH年。u无空调或电池恒温箱的电池年使用费：500AH/48V阀控电池新的价格为15000元、报废价格为7000元，使用寿命为2.67年，则每年计3000元，则为6元48VAH年。适用评估公式说明：在各种不同的

16、场景如何选择适宜的电池，需要一个标准去衡量，无论是电池体积重适用评估公式说明：在各种不同的场景如何选择适宜的电池，需要一个标准去衡量，无论是电池体积重量所需要的面积，还是电池的安装、维护、测试、更换、报废更新，及电池受环境影响的使用寿命等，量所需要的面积，还是电池的安装、维护、测试、更换、报废更新，及电池受环境影响的使用寿命等，都可以按钱计算，汇总成年电池综合使用费来衡量。都可以按钱计算，汇总成年电池综合使用费来衡量。评估公式：电池综合使用费电池占用面积年租金电池年维护费电池年使用费评估公式：电池综合使用费电池占用面积年租金电池年维护费电池年使用费第12页2.1 2.1 蓄电池适用评估公式研究

17、蓄电池适用评估公式研究除个别敏感站、面积及承重限制站，所有机房、站点使用的电池都可按此表估算综合使用费用，并作相应场景最适宜的电池选择。电池的使用场景： A.环境较好场景：机房，配置空调或电池恒温箱的基站；B. 环境恶劣场景：未配置空调或电池恒温箱站点；C.新能源基站场景：电池需频繁充放电的场景；D.应急保障用场景：便携式电池应急应用的场景。 同一场景下，那种电池综合使用费用最便宜，同一场景下，那种电池综合使用费用最便宜，则此电池最适用于该场景则此电池最适用于该场景第13页2.1 2.1 蓄电池适用评估公式研究蓄电池适用评估公式研究p 电池使用场景说明：电池使用场景说明：u 场景A(环境较好场

18、景)：指配置有空调的机房（A+)，或配置有空调或电池恒温箱的基站（工A-)，及配置空调经常停电且无法发电的站（A-)。u 场景C(新能源基站场景)：使用太阳能、风能等站点，或电动车等，需频繁充放电的场景，且一般都未配空调。u 场景B(环境恶劣场景)：指未配置空调或电池恒温箱的站点（B+：包括一些室内站、室内分布、综合接入点等，B-:室外边际站等。u 场景D(应急保障用场景)：很多基站是敏感站，无法发电，可考虑用电池去应急保障，则电池用于应急保障的场景，此场景很少。第14页一一. . 开题计划完成情况开题计划完成情况目目 录录二、主要研究成果（整合后）二、主要研究成果（整合后）2.2 2.2 阀

19、控电池的分析评估阀控电池的分析评估2.3 2.3 锂电池的应用研究锂电池的应用研究2.4 2.4 胶体电池、富液电池的应用研究胶体电池、富液电池的应用研究2.6 2.6 纯铅电池、卷绕电池的应用研究纯铅电池、卷绕电池的应用研究2.8 2.8 其它新型电池的应用研究其它新型电池的应用研究2.9 2.9 主要创新点与总结主要创新点与总结2.1 2.1 蓄电池适用评估公式研究蓄电池适用评估公式研究第15页2.22.2 阀控电池的分析评估阀控电池的分析评估浙江公司浙江公司2006年年1月至月至2010年年7月共有月共有5353组阀控电池报废。下面根据对报废电池使用年限的统计，对不同运行环境下组阀控电池

20、报废。下面根据对报废电池使用年限的统计，对不同运行环境下的阀控电池使用寿命情况进行分析。的阀控电池使用寿命情况进行分析。 机房直流电池寿命统计机房直流电池寿命统计浙江公司2006年1月至2010年7月共有组机房直流不间断电源电池报废。各报废电池使用年限见下表：0204060801年2年3年4年5年6年7年8年8年以上报废电池数量报废电池数量0%0% 1% 3%5%14%11%16%50%1年2年3年4年5年6年7年8年8年以上从上两表可看出：机房直流不间断电池的使用寿命较从上两表可看出：机房直流不间断电池的使用寿命较长，报废的电池中有一半是使用寿命在年以上的、长，报废的电池中有一半是使用寿命在

21、年以上的、机房直流电池的平均使用寿命为机房直流电池的平均使用寿命为8.3年年。注（年以上注（年以上的使用寿命按年计算）。的使用寿命按年计算）。 机房机房UPS电池寿命统计电池寿命统计浙江公司2006年1月至2010年7月共有组机房交流不间断电源电池报废，各报废电池使用年限见下表：01020301年2年3年4年5年6年7年8年8年以上报废电池数量报废电池数量1% 0%8%5%32%11%30%12%1%1年2年3年4年5年6年7年8年8年以上从上两表可看出：机房交流不间断电池的使用寿命相对从上两表可看出：机房交流不间断电池的使用寿命相对直流不间断电池较短些，报废的电池的使用寿命大部分直流不间断电

22、池较短些，报废的电池的使用寿命大部分是至年是至年.机房机房UPS电池的平均使用寿命为电池的平均使用寿命为5.9年年。第16页2.22.2 阀控电池的分析评估阀控电池的分析评估 标准基站直流电池寿命统计标准基站直流电池寿命统计浙江公司2006年1月至2010年7月共有组标准基站的直流电池报废，各报废电池使用年限见下表：02004006008001年2年3年4年5年6年7年8年8年以上报废电池数量报废电池数量3%8%14%20%16%13%10%7%9%1年2年3年4年5年6年7年8年8年以上从上两表可看出：标准基站直流电池的使用寿命较短，报废的电池的使用寿命大部分是4至年，占85%. 报废的标准

23、基站直流电池的平均使用寿命为5.1年。 非标准基站直流电池寿命统计非标准基站直流电池寿命统计浙江公司2006年1月至2010年7月共有组非标准基站的直流电池报废，各报废电池使用年限见下表：02004006001年2年3年4年5年6年7年8年8年以上报废电池数量报废电池数量4%18%25%39%10%3% 0%0%1%1年2年3年4年5年6年7年8年8年以上 从上两表可看出：非标准站直流电池的使用寿命很短，报废的电池的使用寿命大部分是2至年，占83%。 报废的非标准站直流电池的平均使用寿命为3.5年。由于非标准站胶体电池和阀控电池各占一半，非标准站直流用阀控电池平均使用寿命只有2.5年。第17页

24、2.22.2 阀控电池的分析评估阀控电池的分析评估 非标准站非标准站UPS电池寿命统计电池寿命统计浙江公司2006年1月至2010年7月共有268组基站的UPS电池报废(其中部分分公司可能把这部分计入非标准站电池中去)，各报废电池使用年限见下表：0501001501年2年3年4年5年6年7年8年8年以上报废电池数量报废电池数量13%14%39%22%8%2% 1% 0% 1%1年2年3年4年5年6年7年8年8年以上 从上两表可看出：基站UPS电池的使用寿命很短，报废的电池的使用寿命大部分是4年以内，占%。 报废的基站UPS电池的平均使用寿命为3.1年。同样的由于部分是胶体电池，其阀控电池的使用

25、寿命只有2年。从上述几表可知：从上述几表可知：u场景场景A: 机房直流电池寿命为机房直流电池寿命为8年年多多，机房，机房UPS电池寿命为近电池寿命为近6年年；配；配置空调的标准基站电池使用寿命为置空调的标准基站电池使用寿命为5年多年多.u场景场景B: 未配置空调或电池恒温箱未配置空调或电池恒温箱的非标准站电池使用寿命只有的非标准站电池使用寿命只有2年年多多。注：机房电池是按电池容量低于注：机房电池是按电池容量低于80%报废的报废的，而基站电池容量是按低于，而基站电池容量是按低于60%报废的，因此报废的，因此实际上基站、非标准站电池的使用寿命应更实际上基站、非标准站电池的使用寿命应更短些。短些。

26、每年都有电池新增、报废、新陈代谢，因此每年都有电池新增、报废、新陈代谢，因此报废电池的使用寿命基本上可代表电池的使报废电池的使用寿命基本上可代表电池的使用寿命。用寿命。第18页2.22.2 阀控电池的分析评估阀控电池的分析评估p 影响阀控电池使用寿命的主要原因分析影响阀控电池使用寿命的主要原因分析技术特性决定贫液式，电池内电解液主要吸附在隔板内，电解液总量少，因此其热容量少、内阻大，容易热失控，耐高温过充能力差；正极板多采用涂膏式活性物易脱落。电解液易干涸，而干涸后导致易极板硫化，因此阀控电池多出现电解液干涸、硫化故障。另外UPS用电池由于其电解液浓度相对要高，其使用寿命相对 差些。其技术特性

27、决定它的循环寿命短、环境适应性差、高温使用寿命短。环境温度影响非标准站由于未配置空调，电池温度环境恶劣，其使用寿命是基站电池的1半。而基站虽配置空调，但温度范围较宽，且其以经常停电，环境温度条件较机房差，因此基站电池又较机房电池使用寿命短。电池管理功能影响由于UPS（特别是非标准站的UPS）的电池管理功能差，导致电池欠电或过充，造成UPS电池相对直流电池差。工程、维护等影响近年来停电较频繁，及恶劣气候造成的大面积停电等，造成很多基站发电不及时；另外一些基站为敏感站，无法发电；部分基站未规范建设：出现电池搁置时间较长、未及时装动环监控、安装工艺不规范、电池温测线不规范、开关电源充电设置不规范等。

28、都会导致基站电池过放电或过充电，影响电池使用寿命。l 阀控电池循环寿命短、使用寿命受环境温度影响大，只适用于配置空调或电池恒温阀控电池循环寿命短、使用寿命受环境温度影响大，只适用于配置空调或电池恒温箱、且长期浮充的机房或站点，即场景箱、且长期浮充的机房或站点，即场景A。第19页2.22.2 阀控电池的分析评估阀控电池的分析评估p 阀控电池的综合使用费用评估阀控电池的综合使用费用评估l 阀控电池在场景阀控电池在场景B的使用费比在场景的使用费比在场景A要高，即不合算。要高，即不合算。 l阀控电池在场景阀控电池在场景A的年单位使用费在的年单位使用费在10元元48VAH左右：左右：500AH的年使用费

29、用的年使用费用约约5000元、元、200AH的年使用费用约的年使用费用约2600元。元。l阀控电池由于循环寿命差、重量大，不大适合于场景阀控电池由于循环寿命差、重量大，不大适合于场景C、场景、场景D。另外，从表中可知，未配置电池恒温箱阀控电池的年使用费用要高于配置电池恒温的。第20页一一. . 开题计划完成情况开题计划完成情况目目 录录二、主要研究成果（整合后）二、主要研究成果（整合后）2.2 2.2 阀控电池的分析评估阀控电池的分析评估2.3 2.3 锂电池的应用研究锂电池的应用研究2.4 2.4 胶体电池、富液电池的应用研究胶体电池、富液电池的应用研究2.6 2.6 纯铅电池、卷绕电池的应

30、用研究纯铅电池、卷绕电池的应用研究2.8 2.8 其它新型电池的应用研究其它新型电池的应用研究2.9 2.9 主要创新点与总结主要创新点与总结2.1 2.1 蓄电池适用评估公式研究蓄电池适用评估公式研究第21页2.3 2.3 锂电池的应用研究锂电池的应用研究p 铁锂电池技术特性介绍铁锂电池技术特性介绍LiM1-xFexPO4 + 6C放电充电放电充电 M1-xFexPO4 + LiC6常温1C循环寿命2000次、0.1C循环寿命10000次、设计使用寿命10年（放电频率每月2次）锂电与阀控锂电与阀控电池的放电电池的放电曲线比较曲线比较不同温度下不同温度下的容量循环的容量循环曲线曲线安全寿命长、

31、循环寿命长 出色的高温性能 高能量密度大倍率放电能量转化效率高 无污染相关技术资料、厂家技术介绍相关技术资料、厂家技术介绍第22页2.3 2.3 锂电池的应用研究锂电池的应用研究p 铁锂电池在浙江移动的应用情况铁锂电池在浙江移动的应用情况09年底开始至年底开始至10年，浙江移动共试点应用铁锂电池年，浙江移动共试点应用铁锂电池56组组浙江移动10AH/48V20AH/48V40AH/48V50AH/48V60AH/48V150AH/48V200AH/48V合计使用组数台州分公司2313122嘉兴分公司30绍兴分公司2温州分公司1合计23301612256l 浙江移动公司组织了电源专家赴比亚迪股份

32、有限公司进行锂电池的现场技术交流，也组织了专家与南都公司进行锂电池技术交流，与双登公司进行了锂电池书面与电话技术交流。l 台州公司10年初开始在应急保障、综合接入点、室内分布、高铁、边际站场景试点应用了23组铁锂电池。l 嘉兴公司09年底开始在高铁站及室内分布试用了30组铁锂电池。l 绍兴公司在综合接入场景试用了2个中恒公司提供的锂电池。l温州在10年上半年开始有1个50AH锂电池应用于应急保障。智能管理单元BMS:智能充电管理、电池平衡管理、智能间歇式充电管理、热系统管理和通讯管理第23页2.3 2.3 锂电池的应用研究锂电池的应用研究p 铁锂电池应用测试情况铁锂电池应用测试情况台州分公司对

33、三个铁锂电池站台州分公司对三个铁锂电池站点进行应用测试：点进行应用测试：乐森控股集团（企业接入）铁锂电池放电测试规格放电电流放电时间环境温度放电时间容量比率50AH/48V13.1A8月19日393小时49分钟50.13Ah100.26%13.1A8月19日28.53小时47分钟49.9Ah100.00%12.9A11月24日83小时29分钟36.32Ah89.22%通信锂电通信锂电48V50Ah 48V50Ah 不同温度条件下放电曲线不同温度条件下放电曲线383940414243444546474849500分10分20分30分40分50分60分70分80分90分100分110分120分13

34、0分140分150分160分170分180分190分200分210分220分放电时间电压(V)25.51139从图表可知铁锂电池的大电流放电其容量不打折（铅酸电池3小时率放电容量7.5折），其低温放电容量略低。放电曲线平直，近放电终了时，电压较急剧下降。站点站点属性基站负荷铁锂电池配置测试乐森控股集团企业接入3A1*50AH放电测试、循环测试东京湾2期 室内分布7A2*50AH并联均衡测试赤城路二室外边际站11A2*50AH安全测试、环境适应性测试第24页2.3 2.3 锂电池的应用研究锂电池的应用研究2组电池（某一品牌）并联均流测试（东京湾2期 ）充电模块及限流负载铁锂电池配置电池1电流 电

35、池2电流230A，限流至220A11A2只50AH并联运行2分钟，电池2熔丝（20A)烧断更换电池2熔丝（20A)以不到2钟烧断更换电池2后工作正常13A16Ap 测试结果显示：铁锂电池的的并测试结果显示：铁锂电池的的并联均衡性不理想。联均衡性不理想。测试的各电池都已配智能管理单元BMS:智能充电管理、电池平衡管理、智能间歇式充电管理、热系统管理和通讯管理p 铁锂电池应用测试情况铁锂电池应用测试情况安全测试（赤城路二站点）安全测试（赤城路二站点）NO项目项目标准要求标准要求检验结果检验结果结论结论1过充电过充电单体电池以9.0I3A恒流充电，当电压达到9.0V15后，即停止检验。单体电池应不起

36、火、不爆炸。由于无恒流高压充电器，只能用开关电源，逐步调开关电源输出电压至最高（58V)，并使用充电电流保持在19A左右，电池表面温升31度。试验后电池仍可正常使用。2高温测试高温测试单 体 电 池 放 置 于 高 温 箱 中 ， 温 度 以（52）/min速度升至1302，恒温30分钟，应不起火、不爆炸。在电池放在电吹风前半小时，电池表面温度达87度。试验后电池仍可正常使用。3冲击测试冲击测试将单体电池放在冲击台上，将10kg重锤自1.0m高度自由落下，冲击已固定在夹具中的单体电池（电池最大面与台面垂直），允许发生变形，但应不起火、不爆炸。未做4保护性能保护性能 过压、过流、充放电温度、短路

37、保护未做铁锂电池放电测试NO项目项目标准标准检验结果检验结果备注备注2循环寿命循环寿命测试测试50AH电池10A、30A放电,连续1900次循环放电测试数据只做了1次循环测试3高低温循高低温循环测试环测试高温在55的条件下，进行3I10的充电测试,测试电池容量（软件已定制好最大电流3I10，每次循环约7小时，试验次数由移动选择）各只做了1次，且温度未达要求低温在0的条件下，进行0.5I10的放电测试。（每次循环约24小时，试验次数由移动选择）p 无条件按标准测试安全。无条件按标准测试安全。p 目前无条件按标准进行目前无条件按标准进行高低温循环寿命测试。高低温循环寿命测试。第25页2.3 2.3

38、 锂电池的应用研究锂电池的应用研究p 铁锂电池与阀控电池的技术性能比较（按厂家技术资料）铁锂电池与阀控电池的技术性能比较（按厂家技术资料）厂方提供的技术资料条件设计使用寿命高温循环寿命常温循环寿命重量（KG)体积能量密度能量转化效率污染各200AH48V容量,10小时率放电，放电深度80%常温全浮充45C25C整组恒压充电生产、使用过程铁锂电池1020001000080310Wh/l97%无阀控电池65040026080Wh/l90%重金属、强酸污染l铁锂电池相对阀铁锂电池相对阀控电池有很多突出控电池有很多突出的优点：的优点：铁锂电池与阀控电池综合使用费比较铁锂电池与阀控电池综合使用费比较费用

39、分项费用分项电池占用面积年租金电池占用面积年租金电池年维护费电池年维护费电池年使用费电池年使用费总年单位使用总年单位使用费（场景费（场景A A）总年单位总年单位使用费使用费（场景（场景B B）总年使用总年使用费费加空调的电池年使用费用（只列电池占用的加空调的电池年使用费用（只列电池占用的空调能耗，可以按电池恒温箱的计）空调能耗，可以按电池恒温箱的计）无空调或电池恒温无空调或电池恒温箱的电池年使用费箱的电池年使用费每年电池使用费每年电池使用费空调耗电费及空调折空调耗电费及空调折旧和空调年维护费旧和空调年维护费元元/48VAH/48VAH年年元元48VAH48VAH年年元元48VAH48VAH年年

40、元元48VAH48VAH年年元元48VAH48VAH年年元元48VAH48VAH年年元元48VAH48VAH年年费用标准说明费用标准说明租用机房按承重325KGM2计算,并考虑电池维护空间。如500AH/48V阀控电池的重量为1000KG,则需要占用面积6平方，当地3平方机房租金为年1000元(按当地330元平方），则当地年租金为2元48VAH年包括电池维护、测试费用、落后电池更换费用等，及安装费用分摊，如500AH/48V阀控电池电池年维护费年1000元计，则为2元48VAH年500AH/48V阀控电池新的价格为15000元、报废价格为7000元，使用寿命为8年，则每年折旧1000元，则为2

41、元48VAH年按确保电池在温度度左右所需电池恒温箱的年耗电及年折旧，以使用期8年计（500AH电池恒温箱单价以6000元计），则年耗电500元，年折旧750元，则为2.5元48VAH年500AH/48V阀控电池新的价格为15000元、报废价格为7000元，使用寿命为2.67年，则每年折旧3000元，则为6元48VAH年10.1元/48VAH年11.5元/48VAH年500AH/48V阀控电池的年使用费为5050元200AH铁锂电池铁锂电池电池重80KG,可放入机柜内，则占地0.25平方，则当地年租金为0.375元48VAH年电池需维护和测试的量很少，安装费用也低，年共计约100元，为0.5元4

42、8VAH年200AH/48V阀控电池新的价格为35000元，使用寿命为10年，则每年折旧3500元，则为17.5元48VAH年0200AH/48V阀控电池新的价格为35000元，使用寿命为10年，则每年折旧3500元，则为17.5元48VAH年18.375元/48VAH年18.375元/48VAH年200AH阀控电池租用机房按承重325KGM2计算,并考虑电池维护空间。如200AH/48V阀控电池的重量为300KG,则需要占用面积1.5平方，当地1.5平方机房租金为年450元(按当地300元平方），则当地年租金为2.25元48VAH年包括电池维护、测试费用、落后电池更换费用等，及安装费用分摊，

43、如200AH/48V阀控电池电池年维护费年500元计，则为2.5元48VAH年200AH/48V阀控电池新的价格为6000元、报废价格为2500元，使用寿命为5.3年，则每年折旧660元，则为3.3元48VAH年按确保电池在温度25度左右所需电池恒温箱的年耗电及年折旧，以使用期8年计（200AH电池恒温箱单价以4200元计），年耗电300元，年折旧520元，则为4.2元48VAH年200AH/48V阀控电池新的价格为6000元、报废价格为2500元，使用寿命为2.5年，则每年折旧1800元，则为9元48VAH年12.25元/48VAH年13.75元/48VAH年200AH/48V阀控电池的年使

44、用费为2450元,约2500元。p 铁锂电池与阀控电池的综合使用费比较：铁锂电池与阀控电池的综合使用费比较：第26页2.3 2.3 锂电池的应用研究锂电池的应用研究l 铁锂电池由于目前价格很高，无论是在场景A或场景B,铁锂电池都比阀控电池不合算；但对于少数由于面积、承重限制的站点可考虑应用锂电池。p 铁锂电池应用性评估铁锂电池应用性评估l当铁锂电池价格降至阀控电池的2.5倍以下时，铁锂电池在场景B、比阀控电池合算，在2倍以下时在场景A也合算。随着市场规模的扩大、技术的进步，且锂资源较丰富，相信锂电池的价格会下来，则可是锂电池在电信业规模应用 。l由于其循环寿命长、重量轻，在场景C、D铁锂电池有

45、优势。第27页一一. . 开题计划完成情况开题计划完成情况目目 录录二、主要研究成果（整合后）二、主要研究成果（整合后）2.2 2.2 阀控电池的分析评估阀控电池的分析评估2.3 2.3 锂电池的应用研究锂电池的应用研究2.4 2.4 胶体电池、富液电池的应用研究胶体电池、富液电池的应用研究2.6 2.6 纯铅电池、卷绕电池的应用研究纯铅电池、卷绕电池的应用研究2.8 2.8 其它新型电池的应用研究其它新型电池的应用研究2.9 2.9 主要创新点与总结主要创新点与总结2.1 2.1 蓄电池适用评估公式研究蓄电池适用评估公式研究第28页2.4 2.4 胶体电池、富液的应用研究胶体电池、富液的应用

46、研究p 胶体电池在浙江移动的应用情况胶体电池在浙江移动的应用情况 地市以上枢纽机房部分使用胶体电池。u 同一机房,已使用3年的胶体电池和已使用4年的阀控电池进行容量测试比较，从电池容量测试结果来看，胶体电池比阀控电池性能佳：u从容量测试结果来年，用于机房的胶体电池性能都很好。 大部分室外边际站使用胶体电池。u 由于环境恶劣，胶体电池在室外边际站的使用寿命平均只有3年多，但相对阀控电池要高得多（只有2年）。 新能源场景都使用胶体电池。u 台州分公司的东矶岛基站、一江山岛基站为太阳能海岛站（太阳能供电、油机为辅），日供夜放、天气差且油机故障时会有过放电。东矶岛基站胶体电池从03年开始投运至今已8年

47、还在使用，一江山岛基站胶体电池从05年投运至09年报废已使用5年。胶体胶体电池电池阀控阀控电池电池第29页2.4 2.4 胶体电池、富液的应用研究胶体电池、富液的应用研究p 富液电池在浙江移动的应用情况富液电池在浙江移动的应用情况10年富液电池应用情况（中国移动台州分公司）电池容量型式数量应用站点150AH-GFX1502室内分布200AH3-GFX2002室外边际站490AHGFX4904装通风系统未配空调的基站1000AHGFX10002装通风系统又配空调的基站1500AHGFX15002装通风系统又配空调的大容量基站 10年底刚到货安装（部分还未装），还未进行放电测试。u海岛站配置情况：

48、两站都未配置空调，但装有通风系统。东矶岛基站配置：电池21000AH，负载16A，太阳能电池最大输出150A，油机保障供电150A。一江山岛基站配置：电池21000AH，负载24A，太阳能电池最大输出150A，油机保障供电150A。p 胶体电池在场景胶体电池在场景C(海岛站海岛站)的应用性能分析：的应用性能分析：u海岛站温度在040C间，环境较恶劣；电池放电电流很小，因此放电深度一般不大（一般10%），天气差时有深度放电（且每年有几次过放电），补充电电流也较小；东矶岛站胶体电池已使用8年半即放电循环近3000次，一江山岛站胶体电池使用5年即循环近1800次。因此胶体电池适用于小电流频繁充放电，

49、适于于场景C。富液电池90年代已在电信业大量应用，其出色的浮充寿命和循环寿命已得业内认可，但其电解液消耗快，维护量大；近年出产的富液电池已加水重组系统或水补加系统，维护量已不大。第30页2.4 2.4 胶体电池、富液的应用研究胶体电池、富液的应用研究p富液电池在电信业的应用情况（失水测试）：富液电池在电信业的应用情况（失水测试）：第一组电池编号第1次液位数值第5次液位数值下降值电池编号第1次液位数值第5次液位数值下降值14621322231246214111323682151112140001614140579217129-362.541.518911275.571.5191112185722

50、0139-491112121990100112212153112.541.523109-1127.591.524137-6第2组电池编号第1次液位数值第5次液位数值下降值电池编号第1次液位数值第5次液位数值下降值111.5131.51378127.591.5144513810215129-34202441615194511.5153.5177.591.56812418111327363198.5123.589112209.5111.599123219101104622210111111432335212682241210-2某品牌富液电池在电信某县市机房的电解液失水情况测试：结论：经过4个月检

51、测，第1组失水最大值3mm，因测试期为年中温度最高，预计需10年加1次水。第2组失水最大值4mm，预计需10年加1次水。第1组电池编号第1次液位数值第5次液位数值下降值电池编号第1次液位数值第 5 次液 位 数值下降值115.5182.51315227212.5152.51413.5195.531424101513.5239.54172361612153514184171422861521618121867121421913207812271520152169141842113.5217.510162482210231311131742311.5142.51211.52614.52410133

52、第2组电池编号第1次液位数值第5次液位数值下降值电池编号第1次液位数值第5次液位数值下降值1131631312221021623714141953172581515238412153161715-251526111717225612.5163.51811187712.5174.51913.5206.581312-1201421791115421182131012.5196.52215238111517223014141215183241513-2结论：经过4个月检测，第1组失水最大值15mm，因测试期为年中温度最高。预计需2年加1次水。第2组失水最大值14mm，预计需2年加1次水。某品牌富液电

53、池在电信某县市机房的电解液失水情况测试：在温岭电信公司，电池与通信电源放在同一房间，调试期间，未检测到酸雾，在温岭电信公司，电池与通信电源放在同一房间，调试期间，未检测到酸雾，运行后运行后3年多，同房间的通信电源、桥架和其它设备未发现腐蚀显现年多，同房间的通信电源、桥架和其它设备未发现腐蚀显现水份重组阀水份重组阀避免气体、避免气体、酸雾逸出酸雾逸出第31页2.4 2.4 胶体电池、富液的应用研究胶体电池、富液的应用研究p 胶体电池、富液电池与阀控电池比较：胶体电池、富液电池与阀控电池比较：胶体电池、富液电池、阀控电池的结构特点比较胶体电池、富液电池、阀控电池的结构特点比较电池类电池类别别胶体电

54、池胶体电池 富液电池富液电池阀控阀控电池电池电解液固定方式电解液胶体形式固定，充满电池内的所有空间。游离态电解液电解液被吸附在多孔的玻璃棉隔板内，不饱和状态。电解液量电解液量较多、较充足电解液量多、充足电解液量少电解液比重2V电池为低于1.25g/cm3，对极板腐蚀少，电池寿命长。电解液密度平均在1.24g/cm3，对极板腐蚀少，电池寿命长。密度高，平均在1.28-1.31g/cm3/，对极板腐蚀较重，电池寿命短。极板结构形式正极板为管式，负极板为涂膏式正极板为管式，负极板为涂膏式正、负极板均为涂膏式胶体、富液电池相比阀控电池：电解液多、比重轻，且正极板管式。胶体、富液电池相比阀控电池：电解液

55、多、比重轻，且正极板管式。则胶体、富液电池相对热容量大、高温适应性好、循环寿命长。则胶体、富液电池相对热容量大、高温适应性好、循环寿命长。胶体电池、富液电池、阀控电池的充放电性能比较胶体电池、富液电池、阀控电池的充放电性能比较性能差别性能差别胶体电池富液电池富液电池阀控电池阀控电池浮充性能有压差浮充电池组间压差均匀一致性好。有压差无热失控事故，浮充寿命长。绝不会有热失控现象，浮充寿命长。浮充电压相对较高，热失控故障时有发生，浮充寿命较短。循环性能2V电池设计浮充使用年限大于15年（20），60%深度放电循环大于1000次。电 池 设 计 浮 充 使 用 年 限 大 于 2 0 年（20），60

56、%深度放电循环大于1500次。设计浮充使用年限在810年。60%深度放电循环小于400次。自放电电池常温下可储存二年无须补充充电每月3-5%每月3-5%，存放期超过6个月需补充充电。失水很少浮充时失水较少。可一年少量补充纯水浮充时失水较少气体释出充电时有少量的气体析出充电时有少量的气体析出充电时有少量的气体析出使用条件要求（环境）环境温度：2050，最佳使用环境温度为2030，需温度补偿；环境温度：2050，最佳使用环境温度为2030，需温度补偿；环境温度：2050，最佳使用环境温度为2030，需温度补偿；浮充性能、循环寿命等性能依次为富液电池、胶体电池、阀控电池浮充性能、循环寿命等性能依次为

57、富液电池、胶体电池、阀控电池第32页2.4 2.4 胶体电池、富液的应用研究胶体电池、富液的应用研究p 胶体电池、富液电池与阀控电池的综合使用费比较和应用评估：胶体电池、富液电池与阀控电池的综合使用费比较和应用评估：胶体、富液、阀控电池综合使用费计算胶体、富液、阀控电池综合使用费计算费用分项费用分项电池占用面积电池占用面积年租金年租金电池年维护费电池年维护费电池年使用费电池年使用费总年单位使总年单位使用费（场景用费（场景A A）总年单位使总年单位使用费（场景用费（场景B B）总年使用总年使用费费加空调的电池年使用费用（只列电池占用的空调加空调的电池年使用费用（只列电池占用的空调能耗，可以按电池

58、恒温箱的计）能耗，可以按电池恒温箱的计）无空调或电池恒温箱的无空调或电池恒温箱的电池年使用费电池年使用费每年电池使用费每年电池使用费空调耗电费及空调折旧空调耗电费及空调折旧和空调年维护费和空调年维护费元元/48/48VAHVAH年年元元4848VAHVAH年年元元4848VAHVAH年年元元4848VAHVAH年年元元4848VAHVAH年年元元4848VAHVAH年年元元4848VAHVAH年年费用标准说明费用标准说明租用机房按承重325KGM2计算,并考虑电池维护空间。如500AH/48V阀控电池的重量为1000KG,则需要占用面积6平方，当地3平方机房租金为年1000元(按当地330元平

59、方），则当地年租金为2元48VAH年包括电池维护、测试费用、落后电池更换费用等，及安装费用分摊，如500AH/48V阀控电池电池年维护费年1000元计，则为2元48VAH年500AH/48V阀控电池新的价格为15000元、报废价格为7000元，使用寿命为8年，则每年折旧1000元，则为2元48VAH年按确保电池在温度度左右所需电池恒温箱的年耗电及年折旧，以使用期8年计（500AH电池恒温箱单价以6000元计），则年耗电500元，年折旧750元，则为2.5元48VAH年500AH/48V阀控电池新的价格为15000元、报废价格为7000元，使用寿命为2.67年，则每年折旧3000元，则为6元48

60、VAH年10.1元/48VAH年11.5元/48VAH年500AH/48V阀控电池的年使用费为5050元1000AH阀控电池按当地年租金则为2.4元48VAH年计1000AH/48V阀控电池电池年维护费年1300元计，1.3元48VAH年1000AH/48V阀控电池新的价格为30000元、报废价格为14000元，使用寿命为5.3年，则每年折旧3000元，则为3元48VAH年按确保电池在温度25度左右所需电池恒温箱的年耗电及年折旧，以使用期8年计（500AH电池恒温箱单价以7000元计），年耗电500元，年折旧900元，则为1.4元48VAH年500AH/48V阀控电池新的价格为15000元、报