铁锂电池与铅酸对比

一、产品性能比拟和系统组成比拟

磷酸铁锂电池和铅酸电池性能比拟详见表４。

表４ 磷酸铁锂电池和铅酸电池性能比拟

电池性能 单体电压 重量比能量 体积比能量 循环寿命 高温性能 低温性能 自放电 充放电效率 耐过充性能 平安性 环保 说明 〔V〕 〔wh/kg〕 〔wh/L〕 1C100%充放 循环寿命变化 -20℃容量保持率 常温搁置28天 磷酸铁锂电池 3.2 110~130 180~220 ≥1000次 45℃为25℃时减半 50% 4% >99% 一般 优 无污染 铅酸电池 2 30~50 80~120 250~350次 35℃为25℃时减半 55% 5% 80% 好 优 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拟如表５所示。

表1 磷酸铁锂电池组和铅酸电池组参数比拟

电池铅酸电池铁锂电池铁锂电池设备工作范围只数40~5740~5740~57标称电压(V)放电终止电压(V)组单体组单体2448243.21.81651.23.243.22.715483.243.22.88浮充电压(V)组单体54.02.2555.23.4554.03.6均充电压(V)组单体56.42.3557.63.656.43.76电压比值浮充均充1.131.181.081.131.131.18资料显示：

➢

➢ 单体工作电压为2.0V~4.2V。 ➢ 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、基站应用方案比拟与投资比拟

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，以与耐受较宽的环境温度。以下将针对基站的功耗、后备时间进展电池容量选择的分析。

基站可分为如下两种：

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〔1〕站和室分布信源站

GSM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。

站和室分布信源站的蓄电池后备时间为：市区3h，乡镇5h，山区7h。 〔2〕室分布的RRU

室分布的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 12个载频〔46A〕 12个载频〔46A〕 36个载频(130A) 36个载频(130A) 45个载频〔160A〕 TD站或信源 TD站或信源 RRU*1 RRU*3 安装地点 城镇 山区 市区 城镇 市区 市区 城镇 市区 市区 电流 时间 容量 建议铅酸 标称电压 (A) (h) 〔Ah〕 电池配置 50 5 423.91 48V 500Ah*1或200Ah*2 50 7 554.84 48V 300Ah*2 134 3 796.95 48V 500Ah*2 134 5 1133.71 48V 600Ah*2 164 48 48 1.66 5 3 3 5 5 5 975.15 286.11 407.01 14.08 42.25 48V 48V 48V 48V 48V 500Ah*2 150Ah*2 200Ah*2 50Ah*1 50Ah*1 受磷酸铁锂蓄电池的产品类型所限，目前比拟成熟的为50Ah、100Ah、150Ah、200Ah。以48V/50A通信负荷运行5h为例，进展选型与投资比拟。

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。

恒电流放电 放电时间(h)与终止电压〔2.6V) 时间(h) 11 4.30 1.95 1.05 0.33 电流(A) 30 75 165 300 900 雷天 300Ah 容量(Ah) 330 323 321 316 296 放电率 0.10C 0.25C 0.55C 1C 3C 时间(h) 12.65 4.94 2.18 1.15 0.33 佳贝思 电流(A) 20 50 110 200 600 200Ah 容量(Ah) 253 247 240 231 200 2 / 7

电池 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。

双登电池 恒电流放电 放电时间、终止电压、放电电流 电池容量 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 1 2 3 4 5 6 铅酸电池 2V/300Ah*24 铁锂电池 3.2V/300Ah*16 电池类型 容量*只数 安装方式 安装尺寸(m) 重量 (长*宽*高) (kg) 130 130 154 154 压强 (kg/m2) 409 818 485 970 1069 2139 铁锂电池 3.2V/200Ah*16 单层单列 880*360*250 双层单列 440*360*500 单层单列 880*360*306 双层单列 440*360*612 单层双列 1488*362*365 576 双层双列 744*362*730 576 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一样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，否那么，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；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

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方式下，前者占地面积是后者的59%，前者重量是后者的28%。假设考虑在机房承重条件一样的情况下，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，那么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屡次数的循环寿命，特别适于用在反

复停电的四类市电基站中。 ➢

表2 三年期投资比拟表

铅酸电池比拟项 〔含保温箱〕 单体容量〔Ah〕 总只数〔只〕 单体价格 〔元/单体VAh〕 电池费用(万元) 保温箱费用(万元) 耗电量(kW) 年空调电费(万元) 占用 机房 面积(m2) 本钱(万元) 300 24 1.2 0.86 1.00 0.40 0.35 0.27 0.03 2.94 铅酸电池〔不含保温箱〕 300 24 1.2 0.86 2.50 2.19 0.27 0.03 7.46 铁锂电池市场价格 300 16 8 3.84 0.16 0.02 3.86 铁锂电池预期价格 300 16 6 2.88 0.16 0.02 2.90 铁锂电池市场价格 200 16 8 2.56 0.16 0.02 2.58 铁锂电池预期价格 200 16 6 1.92 0.16 0.02 1.94 备注 3P柜机耗电量2.5kW 1元/kwh 均双层双列安装 1000元/m2 3年总投资(万元)

表2 五年期投资比拟表

铅酸电池比拟项 〔含保温箱〕 单体容量〔Ah〕 总只数〔只〕 单体价格 〔元/单体VAh〕 电池费用(万元) 保温箱费用(万元) 耗电量(kW) 300 24 1.2 0.86 1.00 0.40 铅酸电池〔不含保温箱〕 300 24 1.2 0.86 2.50 铁锂电池市场价格 300 16 8 3.84 铁锂电池预期价格 300 16 6 2.88 铁锂电池市场价格 200 16 8 2.56 铁锂电池预期价格 200 16 6 1.92 备注 3P柜机耗电量2.5kW 4 / 7

年空调电费(万元) 占用 机房 面积(m2) 本钱(万元) 0.35 0.27 0.03 0.86 3.64 2.19 0.27 0.03 0.86 11.84 0.16 0.02 3.86 0.16 0.02 2.90 0.16 0.02 2.58 0.16 0.02 1.94 1元/kwh 均双层双列安装 1000元/m2 铅酸电池寿命3年 更换电池费用(万元) 5年总投资(万元) ➢ 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，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。

➢ 其他运行商经历：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、局房应用方案比拟与投资比拟

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、后备时间进展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，目前比拟成熟的为50Ah、100Ah、150Ah、200Ah。以200kVA UPS运行0.5h为例，进展选型与投资比拟。假定200kVA UPS的电池组额定电压为396V，那么电池负载电流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。

恒电流放电 放电时间(h)与终止电压〔2.6V) 时间(h) 11 4.30 1.95 1.05 0.33 电流(A) 30 75 165 300 900 雷天 300Ah 容量(Ah) 330 323 321 316 296 放电率 0.10C 0.25C 0.55C 1C 3C 时间(h) 12.65 4.94 2.18 1.15 0.33 20 50 110 200 600 佳贝思 电流(A) 200Ah 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 电池 5 / 7

500Ah 600Ah 800Ah 1000Ah 1500Ah 2000Ah 3000Ah 终止电压 1.75V 1.8V 电流(A) 464 280 电流(A) 557 336 电流(A) 742 448 电流(A) 928 560 电流(A) 1430 883 电流(A) 1788 1104 电流(A) 2682 1656 1.8V 175 210 280 350 541 676 1014 1.8V 139 167 222 278 426 532 798 1.8V 92.0 110.4 147.2 184.0 284.8 356.0 534.0 1.8V 53.8 64.6 86.1 107.6 165.8 207.2 310.8 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 200kVA 0.5h 500Ah*198只 双登 序 号 1 2 3 4 铁锂电池 200Ah*124只 佳贝思 重量 (kg) 1004 1004 6138 6138 压强 (kg/m2) 818 1585 2690 5173 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： 电池类型 铁锂电池 铅酸电池 容量*只数 3.2V/200Ah*124 2V/500Ah*198 安装方式 双层双列 四层双列 双层四列 四层四列 安装尺寸(m) (长*宽*高) 1705*720*500 880*720*1000 3100*736*730 1612*736*1460 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%。假设考虑在机房承重条件一样的情况下，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，那么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

每只电池单体进展检测和充电管理，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。 ➢

表3 投资比拟表

比拟项 单体价格〔元/单体Ah〕 铅酸电池 1.2 铁锂电池1 8 6 / 7

铁锂电池2 6 备注 铁锂电池四层双列， 面积(m2) 2.28 0.63 0.63 占用 铅酸电池双层四列 机房 本钱(万元) 1.14 0.32 0.32 5000元/m2 总投资(万元) 13.04 20.12 15.22 注：假设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，假设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，价格廉价，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，可以最大限度地进展无害化处理以与循环再利用，防止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。

电池费用(万元) 11.9 19.8 14.9 7 / 7