铁锂电池与铅酸对比.docx

1、铁锂电池与铅酸对比磷酸铁锂电池和密封阀控式铅酸蓄电池的比较一、产品性能比较和系统组成比较磷酸铁锂电池和铅酸电池性能比较详见表。表 磷酸铁锂电池和铅酸电池性能比较电池性能说明磷酸铁锂电池铅酸电池单体电压（V）3.22重量比能量（wh/kg）1101303050体积比能量（wh/L）18022080120循环寿命1C100%充放1000次250350次高温性能循环寿命变化45为25时减半35为25时减半低温性能-20容量保持率50%55%自放电常温搁置28天4%5%充放电效率99%80%耐过充性能一般好安全性优优环保无污染污染磷酸铁锂蓄电池与铅酸蓄电池在-48V直流电源系统的组成比较如表所示。表1

2、 磷酸铁锂电池组和铅酸电池组参数比较资料显示： 充满电后4.0V的磷酸铁锂蓄电池静置15分钟后回落到3.4V，电池开口电压3.4V。 单体工作电压为2.0V4.2V。 在3.65V以下可以充电性能稳定。 单体电池放电时，3.0V以下电压下降很快。综合以上信息，建议48V直流系统的蓄电池组只数选择16只的配置方案。二、基站应用方案比较及投资比较磷酸铁锂电池应用在基站中，主要考虑到不同放电率对该种电池放电容量的影响较小，以及耐受较宽的环境温度。以下将针对基站的功耗、后备时间进行电池容量选择的分析。基站可分为如下两种：（1）宏基站和室内分布信源站GSM宏基站的功率可按3.5A/载频计算，分为乡镇（4

3、/4/4）46A、市区（12/12/12）130A、特大密集市区（15/15/15）160A。TD宏基站的功率分为单频段站（含1个BBU和3个RRU）1200W 25A、双频段站（1个BBU和6个RRU）2100W 44A，其中1个BBU300W，1个RRU300W。室内分布信源站的功率分为单频段站（含1个BBU和5个RRU）1000W 21A、双频段站（1个BBU和10个RRU）1400W 29A、三频段站（1个BBU和15个RRU）2100W 44A，其中1个BBU600W，1个RRU80W。宏基站和室内分布信源站的蓄电池后备时间为：市区3h，乡镇5h，山区7h。（2）室内分布的RRU室内

4、分布的RRU，可包括1个或多个RRU，单个RRU耗电量80W 1.67A，需电池后备时间4小时。根据计算，采用铅酸蓄电池的配置如下：无线设备配置安装地点电流(A)时间(h)容量（Ah）标称电压建议铅酸电池配置12个载频（46A）城镇505423.9148V500Ah*1或200Ah*212个载频（46A）山区507554.8448V300Ah*236个载频(130A)市区1343796.9548V500Ah*236个载频(130A)城镇13451133.7148V600Ah*245个载频（160A）市区1643975.1548V500Ah*2TD宏基站或信源市区483286.1148V150A

5、h*2TD宏基站或信源城镇485407.0148V200Ah*2RRU*1市区1.66514.08 48V50Ah*1RRU*3市区5542.25 48V50Ah*1受磷酸铁锂蓄电池的产品类型所限，目前比较成熟的为50Ah、100Ah、150Ah、200Ah。以48V/50A通信负荷运行5h为例，进行选型及投资比较。磷酸铁锂蓄电池恒电流放电数据如下表所示，该数据为质检中心检测结果。电池恒电流放电 放电时间(h)及终止电压（2.6V)雷天300Ah时间(h)114.301.951.050.33电流(A)3075165300900容量(Ah)330323321316296放电率0.10C0.25C

6、0.55C1C3C佳贝思200Ah时间(h)12.654.942.181.150.33电流(A)2050110200600容量(Ah)253247240231200放电率0.10C0.25C0.55C1C3C铅酸蓄电池恒电流放电数据如下表所示。 电池容量双登电池 恒电流放电 放电时间、终止电压、放电电流时间(h)0.5123510终止电压1.75V1.8V1.8V1.8V1.8V1.8V200Ah电流(A)179 110 68 53 35.6 20.7 300Ah电流(A)268 166 101 80 53.4 31.1 400Ah电流(A)358 221 135 106 71.2 41.4

7、500Ah电流(A)44727616913389.0 51.8 暂不考虑环境温度对铅酸蓄电池容量的影响，查表可知：通信负荷放电时间铅酸电池铁锂电池48V/50A5h2V/300Ah*24双登3.2V/200Ah*16佳贝思各种蓄电池不同安装方式下的占地面积和承重要求，详见下表：序号电池类型容量*只数安装方式安装尺寸(m)(长*宽*高)重量(kg)压强(kg/m2)1铁锂电池3.2V/200Ah*16单层单列880*360*2501304092双层单列440*360*5001308183铁锂电池3.2V/300Ah*16单层单列880*360*306154485 4双层单列440*360*612

8、154970 5铅酸电池2V/300Ah*24单层双列1488*362*36557610696双层双列744*362*7305762139在基站使用铁锂电池有以下几方面优点： 容量小：铁锂电池放电容量受不同放电率的影响不如铅酸电池明显，故可选较小容量的电池满足相同通信负载的用电需求。 高温性能好：现有基站空调设置为28，如果提高到35，需要对铅酸电池单独配置保温箱，否则，温度每上升10度，电池寿命降低一半。而磷酸铁锂电池可以耐受高温55，寿命不受影响，可直接将基站温度设置值调高，实现节能减排。 体积小、重量轻：3.2V/200Ah铁锂电池尺寸（长*宽*高）360*55*250，重量8.1kg；

9、3.2V/300Ah铁锂电池尺寸（长*宽*高）360*55*306，重量9.6kg；2V/300Ah铅酸电池尺寸（长*宽*高）124*181*365，重量19kg。1组48V/200Ah铁锂电池组与1组48V/300Ah铅酸电池组在同样的安装方式下，前者占地面积是后者的59%，前者重量是后者的28%。若考虑在机房承重条件相同的情况下，铁锂电池可采用双层双列安装，而铅酸电池需采用单层双列安装，则前者占地面积是后者的29%。同是1组48V/300Ah的铁锂电池组和铅酸电池组，在同样的安装方式下，前者占地面积是后者的59%，前者重量是后者的34%。 循环寿命长：磷酸铁锂电池具有更多次数的循环寿命，特

10、别适于用在反复停电的四类市电基站中。 投资持平：1组48V/300Ah铅酸电池价格约8640元（集采价：1.2元/2V.Ah），1组48V/200Ah铁锂电池价格约25600元（市场价：8元/3.2V.Ah），1组电池保温箱价格约10000万元，1组铁锂电池（不需保温箱）价格是1组铅酸电池（含保温箱）的1.37倍。当磷酸铁锂电池价格降至6元/3.2V.Ah时，1组铁锂电池（不需保温箱）价格是1.92万元，两者费用基本相等。另外，机房面积减少、重量减少可以降低机房建设成本，铁锂电池循环寿命更优可以延长电池更换周期，高温性能可以节约空调用电等。表2 三年期投资比较表比较项铅酸电池（含保温箱）铅酸电

11、池（不含保温箱）铁锂电池市场价格铁锂电池预期价格铁锂电池市场价格铁锂电池预期价格备注单体容量（Ah）300300300300200200总只数（只）242416161616单体价格（元/单体VAh）1.21.28686电池费用(万元)0.860.863.842.882.561.92保温箱费用(万元)1.00耗电量(kW)0.402.503P柜机耗电量2.5kW年空调电费(万元)0.352.191元/kwh占用机房面积(m2)0.270.270.160.160.160.16均双层双列安装成本(万元)0.030.030.020.020.020.021000元/m23年总投资(万元)2.947.46

12、3.862.902.581.94表2 五年期投资比较表比较项铅酸电池（含保温箱）铅酸电池（不含保温箱）铁锂电池市场价格铁锂电池预期价格铁锂电池市场价格铁锂电池预期价格备注单体容量（Ah）300300300300200200总只数（只）242416161616单体价格（元/单体VAh）1.21.28686电池费用(万元)0.860.863.842.882.561.92保温箱费用(万元)1.00耗电量(kW)0.402.503P柜机耗电量2.5kW年空调电费(万元)0.352.191元/kwh占用机房面积(m2)0.270.270.160.160.160.16均双层双列安装成本(万元)0.030.

13、030.020.020.020.021000元/m2更换电池费用(万元)0.860.86铅酸电池寿命3年5年总投资(万元)3.6411.843.862.902.581.94 耐受环境温度高：铅酸电池用于室外站时，需要安装在保温柜内，在气候条件特别恶劣的地区，还需要埋入冻土层下，给安装和维护都带来极大不便。铁锂电池适用环境温度高，充电环境温度为055，放电环境温度为-2060，适用于无机房、无空调、环境温度在零度以上的室外站。 其他运行商经验：目前联通、电信在光纤到户工程中应用50Ah60Ah铁锂电池作为后备电源。三、局房应用方案比较及投资比较磷酸铁锂电池应用在局房中，主要考虑到不同放电率对该种

14、电池放电容量的影响较小，特别是短时大电流放电特性优。以下将针对交换局UPS容量、后备时间进行电池容量选择的分析。常用UPS容量为20kVA、40kVA、60kVA、80kVA、120kVA、160kVA、200kVA、250kVA、300kVA。单机放电时间0.5小时或1小时。受磷酸铁锂蓄电池的产品类型所限，目前比较成熟的为50Ah、100Ah、150Ah、200Ah。以200kVA UPS运行0.5h为例，进行选型及投资比较。假定200kVA UPS的电池组额定电压为396V，则电池负载电流425A。磷酸铁锂蓄电池恒电流放电数据如下表所示，该数据为质检中心检测结果。电池恒电流放电 放电时间(

15、h)及终止电压（2.6V)雷天300Ah时间(h)114.301.951.050.33电流(A)3075165300900容量(Ah)330323321316296放电率0.10C0.25C0.55C1C3C佳贝思200Ah时间(h)12.654.942.181.150.33电流(A)2050110200600容量(Ah)253247240231200放电率0.10C0.25C0.55C1C3C铅酸蓄电池恒电流放电数据如下表所示。 电池容量双登电池 恒电流放电 放电时间、终止电压、放电电流时间(h)0.5123510终止电压1.75V1.8V1.8V1.8V1.8V1.8V500Ah电流(A)

16、464 280 175 139 92.0 53.8 600Ah电流(A)557 336 210 167 110.4 64.6 800Ah电流(A)742 448 280 222 147.2 86.1 1000Ah电流(A)928 560 350 278 184.0 107.6 1500Ah电流(A)1430 883 541 426 284.8 165.8 2000Ah电流(A)1788 1104 676 532 356.0 207.2 3000Ah电流(A)2682 1656 1014 798 534.0 310.8 暂不考虑环境温度对铅酸蓄电池容量的影响，查表可知：通信负荷放电时间铅酸电池铁

17、锂电池200kVA0.5h500Ah*198只双登200Ah*124只佳贝思2种蓄电池不同安装方式下的占地面积和承重要求，详见下表：序号电池类型容量*只数安装方式安装尺寸(m)(长*宽*高)重量(kg)压强(kg/m2)1铁锂电池3.2V/200Ah*124双层双列1705*720*50010048182四层双列880*720*1000100415853铅酸电池2V/500Ah*198双层四列3100*736*730613826904四层四列1612*736*146061385173在局房使用铁锂电池有以下几方面优点： 容量小：铁锂电池放电容量受不同放电率的影响不如铅酸电池明显，短时大电流放电

18、特性优良； 体积小、重量轻：3.2V/200Ah铁锂电池尺寸（长*宽*高）360*55*250，重量8.1kg；2V/500Ah铅酸电池尺寸（长*宽*高）194*184*365，重量31kg。1组396V/200Ah铁锂电池组与1组396V/500Ah铅酸电池组在同样的安装方式下，前者占地面积是后者的54%，前者重量是后者的16%。若考虑在机房承重条件相同的情况下，铁锂电池可采用四层双列安装，而铅酸电池需采用双层四列安装，则前者占地面积是后者的28%。采用铁锂电池，更容易实现分散供电方式。 维护水平高：磷酸铁锂电池组具有针对电池单体的蓄电池管理系统，对每只电池单体进行检测和充电管理，实时检测电

19、池单体的电压，控制电池单体的充电电流，能够更有效地防止落后电池的出现。 综合投资持平：1组396V/500Ah铅酸电池价格约11.9万元（1.2元/2V.Ah），1组396V/200Ah铁锂电池价格约19.8万元（8元/3.2V.Ah），后者价格约为前者的1.67倍。当磷酸铁锂电池价格降至6元/3.2V.Ah时，），1组396V/200Ah铁锂电池价格14.9万元，约为前者的1.25倍。考虑到机房面积减少、重量减轻可以极大地降低电池室面积，增加通信设备的装机率。故整体考虑投资和收益，铁锂电池占有更多优势。表3 投资比较表比较项铅酸电池铁锂电池1铁锂电池2备注单体价格（元/单体Ah）1.286电

20、池费用(万元)11.919.814.9占用机房面积(m2)2.280.630.63铁锂电池四层双列，铅酸电池双层四列成本(万元)1.140.320.325000元/m2总投资(万元)13.0420.1215.22注：若单独设置铁锂电池室，鉴于铁锂电池的高温特性可不设置空调，若考虑减少空调配置因素，投资可更节省。四、回收磷酸铁锂电池较铅酸电池相比，无污染、无毒，绿色环保，寿命长。磷酸铁锂电池原材料来源广泛，价格便宜，其回收利用存在经济性问题。但是，电池回收是蓄电池生产企业的责任，可以最大限度地进行无害化处理以及循环再利用，避免污染地下水或造成资源浪费。在今后的铁锂电池使用中，需要同时注意铁锂电池生产企业的废旧电池回收工作。