卷绕电池在通信行业中的应用

1、卷绕电池在通信行业中的应用卷绕电池在通信行业中的应用双登集团股份有限公司双登集团股份有限公司-杨宝峰杨宝峰2014年年1月月 随着科技与时代进步，世界各国对环境问题及能源问题越来越重视，我国明确制定了十二五节能减排目标，各大通信运营商积极响应，也制定了各种措施减少能源消耗。其中室外基站因其投资少、占地面积小、环境要求低被各通信运营商广泛应用。但随着使用数量与时间的增加，室外一体化基站中电池的过早失效也成为一个较为严重的问题 目前，为了解决这一问题，各运营商均在室外基站引入了通信用磷酸铁锂电池。但该电池目前还存在性能不稳定、价格高、与系统兼容等方面问题。为此，双登集团根据实际应用要求同时推出了成

2、本相对更低、性能更可靠的卷绕式纯铅电池，可有效解决上述问题，对室外站的大量推广，实际节能减排意义重大。一、纯铅卷绕电池的技术特点1、卷绕式纯铅电池结构2、卷绕电池的设计理念 所谓卷绕电池不是简单的将电极进行卷绕就行了, 它的制作工艺中引入了许多新的设计理念:（1）引入冷压板栅的理念;（2）引入极板履盖pasting paper的理念;（3）引入酸控容量的理念; （4）引入高开阀压力的理念;（5）引入高装配压力的理念。(1)为解决正板栅耐腐蚀问题，采用连轧连冲的板栅制作技术。 （a）冷轧冲孔(5:1)； （b）浇铸 图 Pb-1%Sn合金的微观结构图3、卷绕式纯铅电池的设计思路 （a）冷轧冲孔(

3、5:1)； （b）浇铸 图 Pb-1%Sn合金腐蚀试验后的微观结构图序号类别腐蚀前重量（g）腐蚀后重量(g）腐蚀量(g)腐蚀速度(mg/cm2d)1#重力浇铸20.11519.0631.0523.312#19.73618.7281.0083#19.86518.7511.1144#冷轧19.95819.6220.3361.035#19.86419.5230.3416#19.79119.4760.315 从上表中，我们可以看出，冷轧冲孔板栅的耐腐蚀能力比重力浇铸高了大约3倍。不同不同加工方式下铅锡合金腐蚀失重表加工方式下铅锡合金腐蚀失重表(3)为解决活性物质软化问题，采用高达80kpa的装配压。(

4、2) 1mm薄型极板设计，极板比表面积远远高于普通电池。确保电池有良好的高倍率放电及高低温性能。(4)采用圆形结构设计，解决了壳体在高温情况下，热失控鼓胀而变形问题。 圆柱形单格设计使电池具有很好的机械性能。单格四壁受力均匀，当内部气体压力增大时，不会膨胀。同时可以承受较高的开阀压力，卷绕电池的开阀压力可以达到50kpa以上，平板电池只有10-20kpa，从而有效减少水分的流失，延长电池使用寿命。 平板AGM电池充电时，产生的气体压力会使 单格壁变形膨胀，长时间运行下去，电池最终会因此失效。下图显示出了这两种结构受力的差别。GASPRESSURE圆形结构壳体与方形结构壳体内部受力后变化示意图

5、超强的高倍率放电能力，最大放电倍率为18C10。 卓越的高低温性能，可在-5575下工作。 良好的电池一致性，可实现多达10组以上并联使用。 可以进行快速充电，40分钟内可充入95以上的电量。 长寿命，PSOC状态下循环寿命可达3500次。 4 4、纯铅卷绕电池的性能特点、纯铅卷绕电池的性能特点 1）高温浮充性能 按照YDT/799-2010标准，高温浮充寿命可达到14次，而普通12V铅酸电池一般只有6次，见图所示：卷绕式纯铅电池的性能曲线卷绕式纯铅电池的性能曲线010203040501234567891011121314153hr容量：Ah循环次数：折合寿命（年）60高温加速浮充寿命6-SP

6、B-506-GFM-50表2 12V75Ah卷绕式纯铅电池短接试验数据放电时间放出容量与首次容量比与额定容量比时分秒初始容量10371779.66100.00%106.2%第一次短接后10492181.17101.9%108.2%第二次短接后10422680.30100.8%107.1%第三次短接后10322179.0499.2%105.4%第四次短接后10273478.4498.5%104.6%第五次短接后10202677.5597.4%103.4%第六次短接后1033875.4594.7%100.6%第七次短接后1044875.694.9%100.8%第八次短接后9493173.6992.

7、5%98.3%第九次短接后9463673.3292.%97.8第十次短接后9411272.6591.2%96.9% 按照过放电检测方法按照过放电检测方法：以0.1C10(A)电流放电至0.1V(C10满足要求)，短接(40m)24h，再用2.35V/单体恒压限流0.1C10(A)充48h，构成一个循环，连续进行五次循环后，对蓄电池进行0.1C10(A)电流放电，实放容量与初始实际容量（25时C10） 进行比较。双登卷绕式纯铅电池经过10次循环后，仍有首次容量的91.2%。 2）过放电恢复能力3）高低温充放电性能6-SPB-756-SPB-75检测方法：分别测试从40到70（-40、-30、-2

8、0、-10、0、10、25、35、45、55、70）温度下的5h率容量，以13A放电至10.8V，记录放电时间温度（）-40-30-20-100102535455570开路电压（V）13.4113.4313.13113.16313.30713.52513.02113.22313.12513.14713.01放出容量（Ah）34.13846.11856.41168.68875.1177.75376.44382.53680.69179.87672.794放电时间2h37min3h33min4h20min5h17min5h47min5h55min5h52min6h21min6h12min6h8min

9、5h37min备注：每测一次容量前，都要保证样品在该温度下静置不少于20小时充电：恒压14.4V,限流15A，时长16h温度()放电时间(min)-40157-30213-20260-103170347103552535235381453725536870337050100150200250300350400-40-30-20-100102535455570放电时间（min）温度（）010020030040050010.511.011.512.012.513.013.514.0 电压(V)放电时间(分钟)第一次放电 第二次放电 第三次放电 4） 低温充电能力 在-20 采用10h率放电到10.

10、8V，同时在此温度下以恒压14.4V，限流0.2C进行充电12小时，连续进行3次，电池平均充电效率可达到95% 从图中来看,电池在65高温下采用14.1V连续充电70天,电流值仍保持在安全范围内（只有1/50C）,说明该电池在高温下发生失水热失控的可能性很小 5）高温耐过充电性能 循环试验方法循环试验方法：1.用2I10放电2.5h，判断断开准则：蓄电池电压10.8V；2.恒压14.1V，限流2I10充电70min， 2I10放电1h，判断断开准则：蓄电池电压11.5V，循环,85次；3.恒压14.8V,限流2I10充电18h；4.循环1-3 18次，检一次容量。6）循环寿命10.80011.

11、00011.20011.40011.60011.80012.00012.20012.4000500100015002000250030003500电压/V循环次数放电1h电压实验前第一次后 第二次后常温10hr容检10h36min9h58min9h7nmin电池重量/Kg17.817.76517.75电池内阻/m3.082.852.9110.00010.50011.00011.50012.00012.5001101201301401501601电压/V循环次数放电2h电压实验前第一次后常温20hr容检 20h21min 19h33min电池重量/Kg17.7317.56电池内阻/m3.013.

12、2140下循环试验方法：1.用5I20放电2h，判断断开准则：蓄电池电压10V；2.恒压14.1V，限流5I20充电5h；3.循环1-2 360次，全检一次容量。卷绕卷绕纯纯铅电池一体化系统新产品介绍铅电池一体化系统新产品介绍 1、卷绕纯铅电池交流一体化后备电源系统介绍 我公司卷绕纯铅电池交流一体化后备电源系统由室外防雨机柜、逆变器、卷绕纯铅电池、防雷系统等元器件组成，为直接为交流负载备电。 系统能提供RS232通信接口及干结点接口，便于实现远程监控和无人值守。 优点： 1、系统配置卷绕纯铅电池 卓越的高低温性能，可在-5575下工作。 无游离电解液，可任意方向放置工作。 可以进行快速充电，4

13、0分钟内可充入95以上的电量。 极高的耐小电流深放电能力。 与锂电相比具有较低的价格和可靠的安全性。 优点： 2、针对铅酸蓄电池开发的有智能管理功能的UPS 10KVA以下UPS仍具有独立的浮充和均充功能。 针对卷绕电池，允许大电流快速充电模块，可实现0.3C10 充电。 自启动功能设计：电池欠压保护后，市电来电能自启动开机输出同时对电池组充电。 智能化控制设计：通过智能化MCU控制核心技术，产品智能化程度高，UPS输出频率、输出电压、旁路输出电压均可通过软件设置； 重过流保护：UPS可对负载进行三重判别，依轻程度进行处理，增强UPS市电适应性和抗负载冲击能力，保证用户设备和UPS安全运行。

14、输入过电压保护：灵敏的电压感知和专门的切换开关，避免电网的高压威胁用户设备的安全。 温度环境设计：自动温控设计，尤其是低温启动和高温带载，保证UPS在-3055温度范围能正常运行工作； 自启动功能设计：电池欠压保护后，市电来电能自启动开机输出同时对电池组充电； 风机自动调节设计：风机的速度可以根据温度进行自动调节，使风机的使用寿命更长。 控制线路防尘、防潮、防盐、防腐蚀设计：对控制线路用特殊材料进行涂敷处理，进气口增加防尘网。 防盗设计：根据需求可直接采用地脚固定安装，也可采用壁挂安装，门锁密封。 用户：河北电信地点：石家庄某小区电池规格：48V50Ah使用方式：一体化电源使用时间：2013.

15、7 双登集团通过自主开发，已获得授权发明专利2项，实用新型专利9项，申请公开发明专利4项，并建立了自动化批量生产线。1 1、在室外电源系统中的应用。主要优势、在室外电源系统中的应用。主要优势: : 二、应用场景案例二、应用场景案例 与普通铅蓄电池的使用方式通用，节约成本与普通铅蓄电池的使用方式通用，节约成本 恶劣条件下高安全性和可靠性恶劣条件下高安全性和可靠性 -5-35温度范围内，寿命变动小于5%用户：杭州移动地点：假日之星酒店电池规格：48V50Ah使用方式：户外一体化电源使用时间：2009.8用户：浙江联通地点：海宁皮革城电池规格：48V75Ah使用方式：户外一体化电源使用时间：2010

16、.6用户：湖南移动地点：娄底某站电池规格：48V75Ah2使用方式：户外一体化电源地埋式应用使用时间：2011.3用户：广西梧州联通地点：谭未陶瓷厂电池规格：48V75Ah3使用方式：户外山顶简易基站使用时间：2012.3用户：黑龙江移动地点：哈尔滨某小区电池规格：48V75Ah使用方式：一体化电源使用时间：2012.10 产品性价比分析产品性价比分析方案一普通电池+空调方案二普通电池方案三纯铅卷绕电池方案四通信用锂离子电池系统项目48V50Ah48V50Ah48V50Ah48v50Ah电池组规格采购费用(元)1600160022008000年费用(元)320640440800空调采购费用(元

17、)5000年度折旧费用(元)500电费6000使用寿命(年)52.5510年度总费用(元)6820640440800从上表可以看出，纯铅卷绕电池用于户外一体化电源性价比最高。 卷绕电池具有更平稳的高输出电压，更高的功率密度。因为电池极低的内阻，不管是中倍率放电还是高倍率放电都表现出平稳的高输出电压。在高功率应用时，放电时间比同容量普通电池高1倍以上。同时电池还可以进行快速充电，40分钟内可充入95以上的电量。是市场上唯一实现快速充电的铅酸电池。 由于电池的以上特点，电池也可以广泛应用于各种备电时间在30分钟以下的高功率型UPS。并可也将电池的额定容量减少20%，实现资源的保护。45分钟分钟 =

18、 95%电量电量2.2.高功率高功率UPSUPS应用应用例：系统输入功率用求为86.1KW，电压的范围是365V473V。选定温度为25，供电时间为5分钟。计算如下：计算如下：单体电池数量=473V/12.5V=35节单体电池的最低电压=357V/35节=10.4V/节单体电池的功率=40.1KW/35节=2460W/节因此我们可从相应电池恒功率放电表中找出相应电池：举例说明举例说明普通UPS电池的恒功率放电数据表 卷绕电池的恒功率放电数据表 从上表数据来看如选用普通UPS电池，型号为12V100Ah，数量35只，电池体积为434511cm3，重量为1067.5kg。 如选用卷绕电池，型号为1

19、2V50Ah，数量35只，电池体积为338520cm3，为普通UPS电池的77.9%，重量为630kg，为普通UPS电池的59%。经济性对比：1.从电池价格上看12V100AhUPS电池与12V50Ah卷绕相近，但所带来的利润完全不同。2.使用卷绕电池降低了系统对承重的要求。3.使用卷绕电池减少了电池柜数量，降低了系统成本。用户：科华地点：福建连城电池规格：348V75Ah3使用方式：高功率UPS使用时间：2010.11用户:国家电网地点：扬州智谷电池规格：600V75Ah18使用方式：大功率UPS使用时间：2012.93.3.油机起动应用油机起动应用12V50Ah卷绕电池取代了原有的12V2

20、00Ah电池柴油机12V92TA 540Hp起动性能优于200安时富液电池无需注水仅重17.2公斤，大小和重量仅为原来200安时富液电池的三分之一三、产品的使用与维护要求产品的使用与维护要求 卷绕电池的通信备用参数设置同常规AGM保持一致，维护周期相同。产品的使用与维护要求参数双登电池具体参数浮充电压13.5V均充电压14.10V充电限流0.40C10A高压警告值57V（14.25V/只）低压警告值45V（11.25V/只）电池温度补偿系数-18mV/只电池温度过度35LVDS脱离电压44VLVDS复位电压47V参数双登电池具体参数48V系统蓄电池组复位工作电压48V（防止由于蓄电池电压多次反

21、弹，达到工作电压继续工作造成蓄电池深度过放电）均充周期6个月周期均充时间10h浮充转均充条件50mA/Ah（并联时50mA/Ah电池组并联数）停电均充时间110h退出均充条件10mA/Ah（并联时10mA/Ah电池组并联数） 产品的使用与维护要求停电时的使用要求停电时的使用要求1.蓄电池因事故放电在没有按照要求补充足电的情况下，如果基站又停电，一般情况不允许由蓄电池继续供电，如果继续使用将会由于过放电引起蓄电池寿命缩短。2.一次停电累计放出电量在50%-80%时，均充转浮充后，浮充时间不少于48h，一天内停电数次，但累计放电总容量在50%以下，均充转浮充后，浮充时间不少于24h。如果充电时间不

22、足会造成蓄电池容量亏损，影响蓄电池寿命。3.供电条件较好的基站，每6个月进行一次保护性C10容量放电（放电深度在50%），放电后及时充足电。4.对于停电频繁，停电时间较长的基站，应配备油机等辅助供电设备。当蓄电池放电深度达到80%以上，市电没有恢复供电时，采用油机为基站设备供电和对蓄电池及时补充电。四、产品的后方保障我公司已建立了国内第一条纯铅卷绕电池自动化生产线，设备定位为全世界最先进的铅酸蓄电池生产设备。从美国购置连铸生产线，意大利CMW连续双面涂片机；德国进口全自动真空注酸机；智能化成充放电机；配套自行设计的自动卷绕机、无动力全密封化成线、自动包装线等设备。目前可以实现每日单班产能330

23、只。产品的后方保障-产能及质量控制水平卷绕电池制作流程图配 酸涂 片裁 片极群卷绕固化干燥端子胶封打 码气密性检测端子焊接热 封注 酸化 成倒标识胶大电流检测清 洗板栅连铸制 粉和 膏极群焊接入 库制 水连轧连冲穿 壁 焊卷绕电池的现行工艺及质量控制点1、铸片连轧连冲 卷绕电池正板栅采用连轧连冲方式制作，将浇铸的铅板压延成需要厚度，再连续冲出网格。此制作工艺制作的板栅，晶体比较致密，具有较强的抗腐蚀性。连续浇铸 卷绕电池负板栅采用连续浇铸的方式制作。卷绕电池的现行工艺及质量控制点2、涂片 上道工序制作好的板栅，通过连涂设备涂上活性物质，并覆膜。此制作工艺制作的极板，厚度均匀，极板一致性好。卷绕

24、电池的现行工艺及质量控制点3、裁片 连涂好的极板，裁剪出需要长度，并冲出极耳部分。卷绕电池的现行工艺及质量控制点4、极群卷绕 将正、负极板卷绕起来，这正是卷绕电池名称的由来。公司与设备供方联合研发的自动卷绕机，可以精确控制卷绕压力，这直接影响电池装配的紧密性，对电池的振动性能起到至关重要的作用。卷绕电池的现行工艺及质量控制点5、极群铸焊 将极群的极耳焊上导电的汇流排、极柱等部件。 卷绕电池的现行工艺及质量控制点6、 穿壁焊 将焊接后极群汇流排焊接起来。焊接后的内阻测试设备会对每个焊点进行内阻测试，自动剔除焊接不良的电池。 卷绕电池的现行工艺及质量控制点7、热封 通过热板将上盖与桶体的结合面融化

25、，融化后压合上盖及桶体，待塑料冷却后形成一个整体电池外壳，起到密封作用。同样热封后的电池会通过自动气密性测试设备进行气密性检测，对不合格的电池生产线也会自动剔除。 卷绕电池的现行工艺及质量控制点8、注酸与化成 组装好的电池注入一定量的电解液并进行不同阶段的充放电。卷绕电池的现行工艺及质量控制点卷绕电池的现行工艺及质量控制点关键工序生产视频产品的后方保障-第三方认证及检测泰尔认证证书（YD/T799-2010）产品的后方保障-第三方认证及检测无锡质检所检测报告证书 产品的后方保障-政府支持科技部2012年政策引导类新产品计划产品的后方保障-政府支持年产50万kWh卷绕电池项目列入国家发改委产业振兴和技术改造项目，建成了世界一流的铅蓄电池生产线。产品的后方保障-政府支持基于连铸连轧工艺