铁锂电池与铅酸对比.docx
《铁锂电池与铅酸对比.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《铁锂电池与铅酸对比.docx（13页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
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４。
表４ 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）
3.2
2
重量比能量
（wh/kg）
110~130
30~50
体积比能量
（wh/L）
180~220
80~120
循环寿命
1C100%充放
≥1000次
250~350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５所示。
表1 磷酸铁锂电池组和铅酸电池组参数比较
资料显示：
Ø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。
Ø单体工作电压为2.0V~4.2V。
Ø在3.65V以下可以充电性能稳定。
Ø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（4/4/4）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）1200W25A、双频段站（1个BBU和6个RRU）2100W44A，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）1000W21A、双频段站（1个BBU和10个RRU）1400W29A、三频段站（1个BBU和15个RRU）2100W44A，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
室内分布的RRU，可包括1个或多个RRU，单个RRU耗电量80W1.67A，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
50
5
423.91
48V
500Ah*1或200Ah*2
12个载频（46A）
山区
50
7
554.84
48V
300Ah*2
36个载频（130A）
市区
134
3
796.95
48V
500Ah*2
36个载频（130A）
城镇
134
5
1133.71
48V
600Ah*2
45个载频（160A）
市区
164
3
975.15
48V
500Ah*2
TD宏基站或信源
市区
48
3
286.11
48V
150Ah*2
TD宏基站或信源
城镇
48
5
407.01
48V
200Ah*2
RRU*1
市区
1.66
5
14.08
48V
50Ah*1
RRU*3
市区
5
5
42.25
48V
50Ah*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）
11
4.30
1.95
1.05
0.33
电流（A）
30
75
165
300
900
容量（Ah）
330
323
321
316
296
放电率
0.10C
0.25C
0.55C
1C
3C
佳贝思
200Ah
时间（h）
12.65
4.94
2.18
1.15
0.33
电流（A）
20
50
110
200
600
容量（Ah）
253
247
240
231
200
放电率
0.10C
0.25C
0.55C
1C
3C
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）
0.5
1
2
3
5
10
终止电压
1.75V
1.8V
1.8V
1.8V
1.8V
1.8V
200Ah
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
500Ah
电流（A）
447
276
169
133
89.0
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/50A
5h
2V/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*250
130
409
2
双层单列
440*360*500
130
818
3
铁锂电池
3.2V/300Ah*16
单层单列
880*360*306
154
485
4
双层单列
440*360*612
154
970
5
铅酸电池
2V/300Ah*24
单层双列
1488*362*365
576
1069
6
双层双列
744*362*730
576
2139
在基站使用铁锂电池有以下几方面优点：
Ø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。
Ø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。
Ø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；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%。
Ø循环寿命长：
磷酸铁锂电池具有更多次数的循环寿命，特别适于用在反复停电的四类市电基站中。
Ø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）
300
300
300
300
200
200
总只数（只）
24
24
16
16
16
16
单体价格
（元/单体VAh）
1.2
1.2
8
6
8
6
电池费用（万元）
0.86
0.86
3.84
2.88
2.56
1.92
保温箱费用（万元）
1.00
耗电量（kW）
0.40
2.50
3P柜机耗电量2.5kW
年空调电费（万元）
0.35
2.19
1元/kwh
占用
机房
面积（m2）
0.27
0.27
0.16
0.16
0.16
0.16
均双层双列安装
成本（万元）
0.03
0.03
0.02
0.02
0.02
0.02
1000元/m2
3年总投资（万元）
2.94
7.46
3.86
2.90
2.58
1.94
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）
300
300
300
300
200
200
总只数（只）
24
24
16
16
16
16
单体价格
（元/单体VAh）
1.2
1.2
8
6
8
6
电池费用（万元）
0.86
0.86
3.84
2.88
2.56
1.92
保温箱费用（万元）
1.00
耗电量（kW）
0.40
2.50
3P柜机耗电量2.5kW
年空调电费（万元）
0.35
2.19
1元/kwh
占用
机房
面积（m2）
0.27
0.27
0.16
0.16
0.16
0.16
均双层双列安装
成本（万元）
0.03
0.03
0.02
0.02
0.02
0.02
1000元/m2
更换电池费用（万元）
0.86
0.86
铅酸电池寿命3年
5年总投资（万元）
3.64
11.84
3.86
2.90
2.58
1.94
Ø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0℃~55℃，放电环境温度为-20℃~60℃，适用于无机房、无空调、环境温度在零度以上的室外站。
Ø其他运行商经验：
目前联通、电信在光纤到户工程中应用50Ah~60Ah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200kVAUPS运行0.5h为例，进行选型及投资比较。
假定200kVAUPS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（h）及终止电压（2.6V）
雷天
300Ah
时间（h）
11
4.30
1.95
1.05
0.33
电流（A）
30
75
165
300
900
容量（Ah）
330
323
321
316
296
放电率
0.10C
0.25C
0.55C
1C
3C
佳贝思
200Ah
时间（h）
12.65
4.94
2.18
1.15
0.33
电流（A）
20
50
110
200
600
容量（Ah）
253
247
240
231
200
放电率
0.10C
0.25C
0.55C
1C
3C
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）
0.5
1
2
3
5
10
终止电压
1.75V
1.8V
1.8V
1.8V
1.8V
1.8V
500Ah
电流（A）
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
铁锂电池
200kVA
0.5h
500Ah*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*500
1004
818
2
四层双列
880*720*1000
1004
1585
3
铅酸电池
2V/500Ah*198
双层四列
3100*736*730
6138
2690
4
四层四列
1612*736*1460
6138
5173
在局房使用铁锂电池有以下几方面优点：
Ø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，短时大电流放电特性优良；
Ø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。
Ø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。
Ø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）
1.2
8
6
电池费用（万元）
11.9
19.8
14.9
占用
机房
面积（m2）
2.28
0.63
0.63
铁锂电池四层双列，
铅酸电池双层四列
成本（万元）
1.14
0.32
0.32
5000元/m2
总投资（万元）
13.04
20.12
15.22
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。
升级会员 