8磷酸铁锂电池

课前回顾通信蓄电池发展和分类阀控蓄电池构成（重点）阀控蓄电池工作原理（重难点）阀控蓄电池技术指标（难点）电压-----温度补偿功能对VRLA蓄电池浮充端电压一般(在25℃)设置在2．25V，浮充电流一般在0．45mA／Ah左右。温度补偿的电压值通常为以环境温度25℃为界，温度每升高或降低l℃，其浮充电压就相应降低或升高(3～4)mV／只。三、VRLA蓄电池的电特性1、VRLA蓄电池的电压电池3小时率放电原始曲线

2.VRLA蓄电池容量曲线三、VRLA蓄电池的电特性核对性容量试验：通常按3h率的放电电流进行1小时放电，即放出电池总容量的三分之一左右。特点：只放出部分容量，较为安全,误差相对较大。3.恒压限流充电三、VRLA蓄电池的电特性充电设备输出限流保护整流器输出额定电流的105％电池充电限流保护蓄电池充电电流

0.15C10(A)3.恒压限流充电（重点）三、VRLA蓄电池的电特性环境温度每升高10℃，蓄电池寿命将缩短50%。只有给电池配置空调才能确保电池的寿命不受环境温度影响，但系统成本很高。60102030405060708090100202530354045505560温度℃寿命百分比%1、高温使电池寿命缩短应用背景从多个地区的使用情况看，边际网UPS系统故障的一个重要因素是停电过于频繁造成蓄电池容量迅速下降。

如：云南某地电网环境为平均每周停电2-3次，每次4-10小时；系统经常由于放电至保护电压而停机。在此环境下，原配置8小时的蓄电池约使用半年后容量即下降到只能支持20-60分钟。7应用背景2、频繁停电造成蓄电池寿命过短的主要问题监控中心可以看到电池参数，但无法判断电池健康状态、容量数据等，埋下事故安全隐患！8应用背景3、无法准确预测容量停电了，电池没电！通信/数据中断，用户投诉！机房显示，电池电压正常9应用背景4、通信网络设备的发展对后备电源提出了新的要求小型化环境适应好高倍率放电可智能管理要求电池体积更小、重量更轻要求电池可户外使用要求电池可适用于恶劣电网要求电池可以高倍率放电要求电池可以智能化管理，准确监视容量设备功耗的变化：通信接入设备向小型化/分散化发展后备时间的变化：长时间备电向短时备电转变维护要求的变化：电池纳入监控三大变化带来三大挑战消费类电子电动汽车工业工具类电子通信用磷酸铁锂电池技术魏巍

掌握磷酸铁锂电池的结构和原理（重难点）理解磷酸铁锂电池的性能特点（重点）了解磷酸铁锂电池的应用和问题2023/10/16教学目标目录2产品规格及通信应用3目前业界值得探讨的几个问题磷酸铁锂电池技术原理及性能特点一、磷酸铁锂电池技术原理及性能特点磷酸铁锂电池与其它材料锂离子电池比较氧化鈷锂（LiCoO2）氧化锰镍锂Li(NiCoMn)1O2氧化锰锂LiMn2O4LiFePO4晶体结构层状层状尖晶石橄榄石理论比容量/mAh·g-1274278148170实际比容量/mAh·g-1140~155130~22090~120130~150工作电压范围/V3.0~4.33.0~4.353.5~4.32.5~3.8平台电压/V3.6~3.73.6~3.73.7~3.83.2~3.3材料加工性能好较高中等差循环寿命/次>500>500>300>1000安全性能差较好好优价格高较高低中等高温性能一般一般差好毒性/环保有毒的钴有毒的钴无毒无毒一、磷酸铁锂电池技术原理及性能特点磷酸铁锂电池定义磷酸铁锂（LiFePO4，简称LFP，也叫锂铁磷）电池是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。负极是？特点1：物理结构为橄榄石结构。

特点2：不含贵重元素,原材料价格低廉且存储量大。特点3：无污染、环保好。一、磷酸铁锂电池技术原理及性能特点19锂离子电池结构聚合物锂离子电池a）正极是含金属锂的化合物，一般为锂铁磷酸盐(如磷酸铁锂LiFePO4、磷酸钴锂LiCoO2等)。a）负极是石墨或炭(一般多用石墨)。a）电解液是一种有机溶剂电解液，大部分是六氟磷酸锂LiPF6加上有机溶剂配成。d）隔膜是一种特殊的复合膜，它的功能是隔离正负极，阻止电子穿过，同时能够允许锂离子通过，从而完成在电化学充放电过程中锂离子在正负极之间的快速传输。目前主要是聚乙烯（PE）或聚丙烯（PP）做孔膜。20液态锂离子电池锂离子电池结构磷酸铁锂电池微观结构图磷酸铁锂工作原理一、磷酸铁锂电池技术原理及性能特点磷化物PO4氧化铁FeO锂离子Li+磷酸铁锂工作原理磷酸铁锂电池宏观结构图

磷酸铁锂电池在充电时，正极中的锂离子Li+通过聚合物隔膜向负极迁移，嵌入负极碳层的微孔中。一、磷酸铁锂电池技术原理及性能特点

磷酸铁锂电池在放电时，嵌在负极微孔中的锂离子Li+通过聚合物隔膜向正极迁移。锂离子在充放电时来回迁移高能量密度长寿命出色的高温性能高倍率放电快速充电安全体积减少25%~30%重量减少30%~60%磷酸铁锂电池的优势铁锂电池一、磷酸铁锂电池技术原理及性能特点是铅酸电池体积的2/3，重量是铅酸电池的1/3。1C常温循环寿命2000次，剩余容量90%1C高温(60℃)循环1500次，剩余容量80%高能量密度长寿命出色的高温性能高倍率放电快速充电安全磷酸铁锂电池的优势一、磷酸铁锂电池技术原理及性能特点长寿命铅酸电池的循环寿命在300次左右，最高也就500次，高温情况下可放出100%容量高能量密度长寿命出色的高温性能高倍率放电快速充电安全磷酸铁锂电池的优势一、磷酸铁锂电池技术原理及性能特点高能量密度长寿命出色的高温性能高倍率放电快速充电安全可适用于短时大电流备电的应用场景磷酸铁锂电池的优势一、磷酸铁锂电池技术原理及性能特点高能量密度长寿命出色的高温性能高倍率充电快速充电安全能量转化效率高，可以在5h内完成充电可部分代替油机用于维护磷酸铁锂电池的优势一、磷酸铁锂电池技术原理及性能特点高能量密度长寿命出色的高温性能高倍率充电快速充电安全安全来自于正极材料的稳定性及可靠的安全性设计,过冲不爆炸.150℃热箱1C过充直接火烧磷酸铁锂电池的优势铁锂电池钴酸锂电池一、磷酸铁锂电池技术原理及性能特点高能量密度长寿命出色的高温性能高倍率充电快速充电安全环保29生产过程及电池本身均不对环境造成危害磷酸铁锂电池的优势一、磷酸铁锂电池技术及使用情况介绍目录二

产品规格及通信应用三

目前通信应用的几个问题一磷酸铁锂电池技术原理及性能特点311.铁锂电池产品（1）、容量单体电池的标称容量，是在25±5℃条件下，用I10电流放电至终止电压2.7V应能放出的电量，用C10表示。磷酸铁锂电池的实际容量受放电电流大小的影响小，适合大电流放电；但在低温实际容量明显减少。容量等级为50Ah、100Ah、150Ah、200Ah、300Ah等铅酸电池替代品标准化、模块化设计二

产品规格及通信应用单体电池标称电压3.2V，终止电压2.7V均充电压为3.50-3.60V浮充电压为3.40-3.50V

-51.2V+二

产品规格及通信应用（2）充放电要求（重点）1.铁锂电池产品充电电流应小于10I10放电电流应小于30I10

恒压充电电流小于0.05I10

恒流充电电流值1-2.5I10

电池组的基本结构如图所示，电池组包括两部分：电池模块电池管理系统(BMS)

-48V+二

产品规格及通信应用电池管理系统（BMS）介绍电池管理系统（BMS）介绍某厂家被测锂电池BMS电路板智能充电管理电池平衡管理智能间歇式充放电管理热系统管理和通信管理基本功能

主要用于对蓄电池充电过程和放电过程进行管理，提高蓄电池使用寿命，并为用户提供相关信息的电路系统的总称，一般由监测、保护电路、电气、通讯接口、热管理装置等组成。二

产品规格及通信应用35产品特点1）支持热插拔交换，机架安装符合ETSI标准格式2）高能量密度，48V整体式1U模块解决方案3）支持并联扩容4）内置电池管理控制模块，提高电池使用效率5）五段式充分保护：过充保护、过放保护、过流保护、短路保护、过温保护6）支持通讯及远程监控应用场景：可应用于微基站、宏基站、高速铁路、光纤到楼ONU（FTTB）HFC、RT、CPE……

1U：48V/10Ah3U：48V/50Ah1.铁锂电池产品（2）、机架式锂离子电池系统二

产品规格及通信应用通过将12V或48V电池模块进行串联组合，可以形成240V、336V、384V电池组，满足UPS交流电源系统、240V/336V高压直流电源系统（HVDC）的备电需求。2023/10/161.铁锂电池产品二

产品规格及通信应用充电电流1A，负载电流1.2A，后备时间大于8h。2.磷酸铁锂电池在通信应用在“光进铜退”FTTX场景中的应用:

采用1U标准单元的48V/10AH通信用铁锂电池，可满足设备需求某品牌48V/10AH铁锂电池在FTTB系统场景中的应用二

产品规格及通信应用磷酸铁锂电池在通信行业使用情况在5G基站BBU基带处理单元，RRU射频拉远单元等设备中作为后备电池的使用:

采用1U标准单元的48V/10AH或4U标准单元48V/50AH通信用铁锂电池，可满足设备需求

某品牌48V/10AH铁锂电池在5G室外RRU站中的应用一、磷酸铁锂电池技术及使用情况介绍磷酸铁锂电池在通信行业使用情况磷酸铁锂电池与铅酸电池成本比较：二

产品规格及通信应用三、目前通信应用的几个问题目前业界值得探讨的几个问题三、目前业界值得探讨的几个问题1BMS是否每单体必需？

2锂电池能否长期浮充？3标称电压48V的锂电池内部单体节数应为多少（15节或16节）？

基于现有的正极材料和电池制造水平，单体电池之间尚不能达到性能的完全一致，在通过串并联方式组成电池组后，个别单体存在以下几个问题：

1、过充/过放。。

2、过大电流。

3、温度过高。

4、短路或者漏电。

BMS的功能就在于避免电池组出现上述问题。BMS的必需性三、目前业界值得探讨的几个问题1.BMS客观上保护了锂电池，提高了锂电池充放电的安全性。BMS存在的矛盾三、目前业界值得探讨的几个问题2.BMS电路中的开关元器件（一般为MOSFET)可以完全切断电池回路，存在单点故障点。降低了设备供电的安全性。锂电池能否长期浮充?1、电池组如配置BMS，则不存在长期浮充的状态2、长期浮充对电池组容量、寿命、安全性的影响，需要长时间的测试，目前尚未权威的结论。三、目前业界值得探讨的几个问题BMS可以切断充电电路，那么有BMS是否可以解决不长期满压浮充的要求？标称电压48V的锂电池内部单体节数多少为好？

电池组充电终止电压为54.0V与开关电源浮充电压相匹配。单体节数设为15节单体节数设为16节

电池组充电终止电压为57.6V与开关电源均充电压相匹配。三、目前业界值得探讨的几个问题是否16节意味着每节电压都在不足100%电压，达到不是满压浮充？三、VRLA蓄电池的电特性1、VRLA蓄电池的电压2、VRLA蓄电池的容量曲线3、VRLA蓄电池的限流功能工作电压接通负载后在充放电过程中显示的电压浮充电压蓄电池采用浮充工作方式的充电电压，一般2.20－2.27V终止电压10小时和3小时率放电单体终止为1.8V1小时率蓄电池放电单体终止电压为1.75V三、VRLA蓄电池的电特性1、VRLA蓄电池的电压均衡充电蓄电池在使用过程中，有时会产生比重、端电压等不均衡情况，为防止这种不均衡扩展成为故障电池，所以要定期履行均衡充电。均衡工作单体电压为2.30－2.35V。最大充电电流不大于2.5I10A。什么时候应该均充？？凡遇下列情况需进行均衡充电：

①浮充电压有两只以上低于2.18V／只；②搁置不用时间超过三个月。

③全浮充运行达六个月。④放电深度超过额定容量的20%。三、VRLA蓄电池的电特性1、VRLA蓄电池的电压举例：根据阀控式密封铅酸蓄电池的使用说明书，浮充电压一般在2.23~2.30V/单体，我们在实际中取2.25V/单体，那么整流器输出电压应设置为2.2524=54V；均充电压一般在2.30~2.40V/单体，在实际中我们取2.35V/单体，那么整流器输出电压应设置为2.3524=56.4V。在设置完成之后，还需要通过监控模块实时监测整流器数值的变化，如果出现欠压或过压情况必须及时纠正。●充电量不小于放出电量的1.2倍。●充电后期充电电流小于0.005Ｃ10Ａ（Ｃ10＝电池的额定容量）。●充电后期，充电电流连续３小时不变化。达到上述三个条件之一，可以终止均充状态自动转入浮充状态。什么时候均充终止？？均衡充电三、VRLA蓄电池的电特性1、VRLA蓄电池的电压快速充电在某种情况下，要求电池尽快充足电，可采用快速充电，最大充电电流≤0.2C10A，充电电流过大会使电池鼓涨，并影响电池使用寿命。三、V