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梯形磷酸铁锂锂电池在塔式基站直流电源系统中的实际应用(第一部分)

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-10-13 3:18:13 * 浏览: 15
动力电池的梯队利用是指当动力电池不能满足现有电动汽车的动力和能量要求时,将其转移到能量密度,功率密度等动力电池特性要求较低的其他领域,以充分发挥动力电池的作用。发挥其剩余价值。目的。随着能源短缺和环境污染问题日益突出,电动汽车因其在节能环保方面的优势而受到广泛关注。当电动车辆使用的动力电池的容量下降到不满足电动车辆的范围要求的水平时,需要停用动力电池。随着电动汽车市场的日益繁荣,退役动力电池的“出口”问题变得越来越突出。电动汽车动力电池的容量已减少到80%,并且由于耐久性不足而退役,但级联利用后仍可用于基站备份。车辆动力电池组使用48V备用电源进行通讯,作为基本模块。电动汽车动力电池通过多组48V模块串联和并联连接后,将使用汽车动力电池模块为车辆供电。动力电池用完后,可以直接应用于通讯领域(见图1)。 1梯形磷酸铁锂锂电池的基本特性(1)电池容量的倍率特性随着放电电流的增加,电池的放电容量将降低。当放电率小于0.33C10时,锂离子电池的放电容量会受到放电率的影响。电池的影响很小,放电容量差别不大,基本上可以确定电池电量可以100%放电。图2示出了在20℃下速率和恒定电流放电电压与容量之间的关系曲线。 (2)电池容量的温度特性。当环境温度高于0℃时,电池容量的衰减速率较慢;当环境温度低于0℃时,电池容量的衰减速率较快,电池的内阻随温度降低。急剧增加(见图3)。 (3)级联磷酸铁锂电池与传统铅酸电池相比的优势①耐高温:铅酸电池的稳定工作温度范围为25〜28℃。温度升高会损坏电池并缩短电池寿命。 ②高能量密度:磷酸铁锂电池的单位重量比能超过130Wh / kg(0.2C,25℃),体积的单位能量为210Wh / L,铅酸电池的单位重量比为32。 〜37Wh / kg(0.2C,25℃)。体积比能量为70Wh / L,③③大电流充放电性能:磷酸铁锂电池可快速对2C大电流进行充放电,启动电流可达到5C以上。铅酸电池现在没有这种性能。因此,磷酸铁锂电池的充电时间短,绿色环保:磷酸铁锂电池不含重金属和稀有金属(镍氢电池需要稀有金属),无毒(通过了SGS认证),但是铅酸蓄电池中有很多铅,如果处置后处理不当,仍然会对环境造成二次污染。铅酸电池和磷酸铁锂串联电池的比较如表1所示。5级联利用功率锂电池使用寿命长,循环次数多。在级联利用之后,理论上仍然有6年的实际寿命,并且还有400-2000个实际周期。与传统铅酸电池3-6年的使用寿命以及200次的实际循环时间相比,有了很大的提高。 ⑥强耐高温性,锂电池可以满足45℃以下的极端条件使用,目前通信基站中常用的铅酸电池温度的上限仅为35℃,⑦具有良好的放电特性,在使用过程中的容量利用率高高电流放电,⑧高电荷放电转换效率,级联电池的能量转换效率比铅酸电池高10%-15%,且⑨体积小,重量轻,运输成本低,级联电池的重量和体积为1相同容量的铅酸电池的/ 2或2/3。 2梯形磷酸铁锂电池应用技术方案(表2)①拆解退役动力电池,筛选并重新组装成标准模块,有利于对退役电池进行集中筛选和维护,确保质量和退役的细胞。内核的来源不限于特定电动汽车项目的保证数量,并且可以标准化最终电池​​模块以确保兼容性(请参见图4)。 ②在退役动力电池的基础上进行直接改造,有利于电池组梯队利用的简单模块化,具有容量大,生产方法简单易行,人工成本低,土地使用率高等优点(见图5)。 ③梯队电池工艺:筛选电池,测试电压,电池匹配组,内部连接线,BMS,机箱或机架(见图6)。 3-级磷酸铁锂电池的基本结构phosphate磷酸铁锂电池由正极板和负极板(正极活性物质为磷酸锂铁,负极活性物质为石墨),隔板,电解质,凸片和铝塑膜壳组成。正负极板是电化学反应的区域。隔膜和电解质提供了Li +传输通道。经过化学转化和其他处理后,会在电池板表面形成致密的SEI膜(也称为固体电解质界面膜)。以引导电流的作用。正极活性物质是具有橄榄石结构的磷酸铁锂,其空间和内部结构如图7所示。磷酸铁锂按一定比例与导电剂和粘合剂混合,然后涂在铝箔上形成正极。负极活性材料通常是石墨材料,并且通过粘合剂附接到铜箔。正极和负极之间用聚乙烯隔膜(或聚丙烯和聚乙烯复合隔膜)隔开,以防止电池短路。膜片是一种多孔结构的薄膜,Li +在充电和放电过程中可以通过其孔,但电子e-无法通过。电池的电解质是六氟磷酸锂的有机溶剂。 4梯形磷酸铁锂锂电池的工作原理充电时,Li +从磷酸铁锂材料迁移到晶体表面,并从正极板材料中去除。在电场力的作用下,它进入电解质,穿过隔膜,然后进行电解。液体迁移到负极石墨晶体的表面,然后嵌入负极层状石墨材料中。同时,电子流过正极的铝箔,流过接线片,电池极,负载,负极和负极片,流到负极的铜箔电极,然后流到石墨负极极穿过导体以平衡电荷。电池放电时,Li +从层状石墨晶体脱嵌,进入电解质,穿过隔膜,然后通过电解质迁移到磷酸铁锂晶体的表面,然后重新嵌入磷酸铁锂中材料。同时,电子通过导体流到负极的铜箔电极,并通过接片,电池负极,负载,正极和正极接片流向电池正极的铝箔电极,然后通过导体流到磷酸铁锂正极。平衡收费。 5梯形磷酸铁锂锂电池管理系统电池管理系统主要用于管理电池的充放电过程,提高电池寿命,并为用户提供相关信息。电池米管理系统BMS由监视,保护电路,电气,通信接口和热管理设备组成。它是电池保护和管理的核心组件。它不仅可以确保安全可靠地使用电池,还可以充分发挥电池的性能和扩展性。使用寿命,作为通信的后备能量,管理系统在开关电源和电池之间起着桥梁的作用。电池管理系统的要求必须满足通信电源系统的要求,因此电池管理系统的安全管理模式对于电池的安全性非常重要。电池管理系统主要包括数据获取单元,计算和控制单元,平衡单元,控制执行单元和通信单元。电池管理系统的示意图如图8所示。图9显示了基站BMS的间歇电源曲线。恒流恒压充电阶段:充电限制电压控制(电池单元3.7V,电池组59.2V),间歇充电阶段:开路并保持静止,容量减小X%SOC(其中X在75到95之间)当电池组再次进入补充充电状态时,补充充电方法也遵循恒定电流-恒定电压充电方法。在开路静态状态下,如果交流电源出现故障,则BMS应该能够控制电池组进入放电状态而没有延迟。表示T1和T3是充电过程,T1是恒流-恒压充电阶段,T3是间歇充电阶段,T2是电池组的开路静态阶段,T4是电池组放电过程。