1概述 

隨著國家對環(huán)保工作的重視以及運營企業(yè)自身環(huán)保理念的提高，人們越來越希望在生產(chǎn)、運輸、存儲、使用、報廢等各個環(huán)節(jié)減少對環(huán)境的污染以及對能源的消耗，特別是去年國家出臺一系列針對鉛酸蓄電池生產(chǎn)環(huán)節(jié)的法規(guī)，使得閥控式密封鉛酸蓄電池產(chǎn)量受到了較大影響，進一步促進了磷酸鐵鋰鋰離子電池（以下簡稱磷酸鐵鋰電池）的生產(chǎn)與應用。為此，有必要討論分析其在通信領(lǐng)域應用的可行性、存在不足以及其他相關(guān)問題，增加通信行業(yè)蓄電池組使用選擇范圍，推動運營企業(yè)健康發(fā)展。 

2 磷酸鐵鋰電池技術(shù)特點 

磷酸鐵鋰電池是一個能量密度比與功率密度比都較大、低溫性能好、循環(huán)壽命長、自放電小 無記憶效應、安全性能較高且具有環(huán)保性能的新型電池。實驗表明在-20℃時，40Ah電池以0.2C的放電率放電約能放出86%的額定容量；常溫時以1C放電率仍能放出96%以上的額定容量；常溫1C循環(huán)100%DOD放電測試目前已達3000余次。磷酸鐵鋰電池的正極為橄欖石晶體結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰材料通過粘結(jié)劑附著在鋁箔上，負極是石墨材料通過粘結(jié)劑附著在銅箔上，電解質(zhì)是六氟磷酸鋰，正負極間的隔膜采用聚乙烯或者是聚丙烯和聚乙烯復合隔膜或者是陶瓷隔膜，這些材料對人體無害，屬于環(huán)保型電池。 

3磷酸鐵鋰電池應用現(xiàn)狀 

由于通信行業(yè)用蓄電池大多均采用200Ah以上的容量，目前磷酸鐵鋰電池單芯容量大多小于50Ah，相對通信行業(yè)應用而言容量較小。因此，磷酸鐵鋰電池目前較多應用在動力行業(yè)，如電動汽車、電動工具、電動自行車等。在動力行業(yè)的較為廣泛應用，使得磷酸鐵鋰電池生產(chǎn)企業(yè)研發(fā)的蓄電池管理與保護系統(tǒng)（BMS）更適應于大電流充放制循環(huán)使用，而通信行業(yè)應用蓄電池的特點普遍是長期浮充制；并且為了適用動力行業(yè)蓄電池惡劣的使用環(huán)境，采取了許多保護電池的措施，比如溫度過高限制過充電、過放電特性，溫度過低限制充電特性等。所有這些安全保護與蓄電池管理系統(tǒng)，很好地適應了動力行業(yè)的電池應用，但能不能原封不動照搬應用到通信行業(yè)則需要認真的分析研究。 

4磷酸鐵鋰電池在通信行業(yè)應用分析 

近年來，人們才越來越多的關(guān)注新型節(jié)能環(huán)保型電池的技術(shù)進步與應用現(xiàn)狀。磷酸鐵鋰電池是現(xiàn)階段安全性能好、能量體積比較高且應用較廣的鋰離子電池，在動力行業(yè)的應用已經(jīng)凸顯出許多優(yōu)勢，能否通過生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)改進逐漸應用到通信行業(yè)里來呢，答案是肯定的。 

首先可以應用到功率較小基站等的電源系統(tǒng)中。因為這類機房所需蓄電池組容量較小，機房內(nèi)設(shè)備運行環(huán)境比較惡劣，交流市電不穩(wěn)定且停電次數(shù)多、時間長，維護人員維護設(shè)備或者停電后發(fā)電很不方便，這些特點決定了應選用溫度適應范圍寬、具有快速充電性能且使用壽命長的電池。磷酸鐵鋰電池正好具有這些優(yōu)點。 

由于通信行業(yè)蓄電池組的應用是長期浮充制，完全不同于動力行業(yè)的充放電制，因此，如果將現(xiàn)有動力用磷酸鐵鋰電池直接用于通信行業(yè)還應解決以下主要問題： 

（1）關(guān)于組成-48V供電系統(tǒng)的磷酸鐵鋰電池多少只串聯(lián)更合適問題 

磷酸鐵鋰電池靜態(tài)開路電壓約為3.2V若應用在通信的—48V直流供電系統(tǒng)中（48V3.2V=15只）似乎15只串聯(lián)即可，但考慮到磷酸鐵鋰電池放電終止時電壓約為2.5V15只的放電終止電壓為37.5V，已經(jīng)不能滿足通信負載的使用需求了。因此用16只串聯(lián)組成-48V供電系統(tǒng)的后備電池比較合適。 

（2）通信用磷酸鐵鋰電池放電終止電壓的保護值問題 

由于磷酸鐵鋰電池放電到2.5V電壓時容量基本為零，并且其開路電壓（OCV）曲線相對錳酸鋰電池初始階段更加陡峭（見圖1）。為了保護電池建議磷酸鐵鋰電池的BMS系統(tǒng)設(shè)置的放電終止保護電壓為2.7V，這樣16只串聯(lián)的放電終止電壓為43.2V，既符合通信行業(yè)現(xiàn)有使用習慣，更有利于磷酸鐵鋰電池的容量恢復。 

（3）通信用磷酸鐵鋰電池均充電壓的設(shè)置 

由于通信行業(yè)開關(guān)電源系統(tǒng)的輸出電壓調(diào)整范圍一般在-43.2～-57.6V，傳統(tǒng)的鉛酸電池均充電壓一般設(shè)置為57V，而磷酸鐵鋰電池均充電壓一般要求為57.6V。所以，當磷酸鐵鋰電池用于開關(guān)電源系統(tǒng)的時候，需要工程及維護人員對開關(guān)電源設(shè)備進行調(diào)整及適應。 

（4）如何滿足通信用較大容量蓄電池組問題 

目前單芯容量小于等于40Ah的磷酸鐵鋰電池技術(shù)成熟、動力行業(yè)應用廣泛，如果在通信行業(yè)中使用假如用于-48V直流供電系統(tǒng)，要想達到400Ah容量，需要將10只單芯容量為40Ah的并聯(lián)然后再將16只已經(jīng)并聯(lián)成400Ah的電池單元串聯(lián)在一起，或者先將16只串聯(lián)組成40Ah、48A一組后，再將這樣的10組電池進行并聯(lián)使用。這里首先應確定一個問題，就是先把單只電池并聯(lián)成所需容量然后再串聯(lián)成48V（簡稱先并后串型單元），還是先將單只電池串成48V再把48V電池單元并聯(lián)成所需容量（簡稱先串后并型單元）來使用呢？目前的答案顯然是選擇后一種，即“先串后并型單元”來使用較為合理。主要原因是磷酸鐵鋰電池目前都配備有電池管理系統(tǒng)（BMS），當生產(chǎn)企業(yè)將16只電池串聯(lián)成一個單元時，這個單元的BMS就管理與保護著16只單體電池，當發(fā)現(xiàn)故障時，可以自動切斷這個單元與供電系統(tǒng)的聯(lián)系而脫離出來，供電系統(tǒng)中的其他電池組依然能夠繼續(xù)正常工作。如果選用“先并后串型單元”，就會發(fā)生某個電池單元出現(xiàn)問題，這個單元的BMS不可能切斷本單元與供電系統(tǒng)的聯(lián)系的情況。因為每個電池單元都是串聯(lián)在一起為供電系統(tǒng)服務的，任何一個單元脫離系統(tǒng)都會中斷整組蓄電池與供電系統(tǒng)的聯(lián)系。 

（5）通信行業(yè)如何使用磷酸鐵鋰電池問題 

應用于通信行業(yè)的磷酸鐵鋰電池，首先應滿足通信行業(yè)現(xiàn)有高頻開關(guān)電源系統(tǒng)（-48A或240V）或UPS供電系統(tǒng)對蓄電池組管理的相關(guān)要求，即在不改變高頻開關(guān)電源或UPS供電系統(tǒng)現(xiàn)有功能的前提下使用。因此就需要鋰電池生產(chǎn)企業(yè)依據(jù)通信行業(yè)的特點制造出適用通信行業(yè)的產(chǎn)品。首先應將成熟的單芯容量為40Ah的電池16只串聯(lián)成一組，成為一個“基本銷售單元”（40Ah51.2A），然后針對這個單元開發(fā)出特有的電池管理系統(tǒng)（BMS），這個BMS應包括對每只電池的充放電管理以及對本單元的各種保護功能，但不可完全照搬動力行業(yè)用的保護功能，特別是中斷放電的保護功能要慎之又慎。通信行業(yè)用蓄電池長期處于浮充狀態(tài)，電池溫度很少在0℃以下，基本不存在無法充電問題；通信行業(yè)的整流系統(tǒng)都有蓄電池組過充電電流限制功能（一般O.25C10），而磷酸鐵鋰電池過充電電流值遠大于閥控式密封鉛酸蓄電池，因此無需單獨再限制鋰電池過流值。但當基本銷售單元（40AH51.2V）中有一只電池的電壓達到3.8V時，應立即終止本單元的充電；為了保護磷酸鐵鋰電池過放電BMS必須檢測基本銷售單元（40Ah51.2V）中每一只電池的電壓，當任一只電壓為2.7V時，應立即終止本單元的放電，因為鋰電池放電電壓由2.7V到達2.5V時間很短，設(shè)定為2.7V可能更好。 

5總結(jié) 

雖然磷酸鐵鋰電池現(xiàn)階段單芯容量較小，但通過并聯(lián)以及BMS的科學管理，首先應用在FTTB和FTTH以及小功率基站上是可行的。本文以磷酸鐵鋰電池在-48V直流供電系統(tǒng)中應用為例，分析了通信行業(yè)與動力行業(yè)的不同應用特點以及不同的關(guān)注側(cè)重點，提出磷酸鐵鋰電池銷售給通信行業(yè)，應以“基本銷售單元”為基本單位，基本銷售單元的BMS功能設(shè)計應結(jié)合高頻開關(guān)電源系統(tǒng)現(xiàn)有功能，希望為磷酸鐵鋰電池生產(chǎn)和使用者提供幫助。