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---杨宝峰2014年1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pastingpaper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(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/cm2d)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。(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√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-55℃~75℃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、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051015202530354045501234567891011121314153hr容量：Ah循环次数：折合寿命（年）60℃高温加速浮充寿命6-SPB-506-GFM-50表212V75Ah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9493173.6992.5%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：以0.1C10(A)电流放电至0.1V(C10满足要求)，短接(40mΩ)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-75检测方法：分别测试从—40℃到70℃（-40℃、-30℃、-20℃、-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2h37min3h33min4h20min5h17min5h47min5h55min5h52min6h21min6h12min6h8min5h37min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)-40157-30213-20260-103170347103552535235381453725536870337050100150200250300350400450-40-30-20-100102535455570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10.8V，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%00.20.40.60.811.21.41.612345678910111213充电电流(A)充电时间(天)12V75Ah卷绕电池在65℃下采用14.1V恒压充电70天(14天一个周期)的电流变化图电流1（A）电流2（A）电流3（A）电流4（A）电流5（A）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：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1-318次，检一次容量。6）循环寿命10.80011.00011.20011.40011.60011.80012.00012.20012.4000500100015002000250030003500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/mΩ3.082.852.9110.00010.50011.00011.50012.00012.5001101201301401501601电压/V循环次数放电2h电压实验前第一次后常温20hr容检20h21min19h33min电池重量/Kg17.7317.56电池内阻/mΩ3.013.2140℃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1-2360次，全检一次容量。卷绕纯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-55℃~75℃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，40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。√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-30℃～55℃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：2013.7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、在室外电源系统中的应用。主要优势: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：2010.6用户：湖南移动地点：娄底某站电池规格：48V75Ah×2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：48V75Ah×3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)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