國外通信用蓄電池技術研究的新進展
2019-11-03 09:54:10
供稿：網友
國外通信用蓄電池技術研究的新進展<2> 二、聚合鋰離子電池（Lithium Polvmer Battery） 一般情況下，在交流電源失效的情況下通信供電系統必須能提供應急電源。根據具體的應用，應急電源應能供電3～8小時。這時通常使用的是電池，以鉛酸電池最常用。對于新安裝的通信局（站），都采用了新的設備，如 DLC、FITL、HFC設備等。這些設備的后備電源往往都安裝在室外距離用戶比較近的小房子里。小房子的環境不是受控的，并且電池經常暴露在嚴酷的環境條件中，在炎熱地區更是如此，夏季小房子內部的平均溫度經常是55℃，偶爾還會到達65℃。 雖然閥控式密封鉛酸蓄電池設計緊湊并且是密封免維護的，而且大多數制造商都宣傳說其產品壽命可以長達20年。但在野外站點，由于經常暴露在高于25℃的高溫中。在這種條件下，電池壽命可能只有兩年。 聚合理離子電池（LPB）將是這種應用條件下的下一代電池。它的單體電池是全固體的，用一個純金屬鋰作陽極，干燥的聚合物作電解液，一個金屬氧化物作陰極。LPB電池被設計成在40℃一60℃的高濕環境中使用，這是電池在正常工作時內部的鋰離子快速運動所必須的。所以，室外經常出現的惡劣條件不會影響它的壽命（約10年）。LPB電池具有很高的能量密度，這樣利用現有的室外空間或減小新建成本，就可以使電站的能量得到增加。和具有相同容量的VRLA電池相比，LPB電池的體積只有它的1／2，重量只有它1／5。 LPB電池已經由加拿大的HQ公司開發了將近20年，主要是用于電動車和固定電站。1993年，HQ和它的子公司Argo-Tech以及3M公司為生產高性能的電動車電池，對它的化學、工藝以及制造技術進行了開發。美國高級電池企業集團為該項目投資達8500百萬美元，目前該項目仍正在進行之中。HQ從1996年開始開發通信用LPB技術。今天，技術上已經成熟的電池已經生產出來，而且已經投入到實驗測試和現場使用當中。 聚合鋰離子電池的單元由5種薄的材料壓制而成，包括絕緣層、鋰陽極、固態聚合體電解液、金屬氧化陰極和一個電流收集端子。這5種材料壓制在一起的總厚度不超過100微米。每個單體電池電壓為2.62V。 由于LPB電池工作需要較高的溫度，所以需要將電池單元保持在較高的溫度中。在兩個電池單元之間有一個內置的陰性加熱器。這些加熱器將從外部的整流器吸取少量的電能。單體電池和加熱器被密封在金屬殼內，彼此絕緣以防止熱量損失。整個電池然后被裝在一個塑料殼內，重量達24公斤。 LPB電池放電時其端電壓是逐漸降低的，而且電壓和充電狀態之間關系很大，所以通過和放電曲線的歷史數據相比較，就可以進一步預測出電池的性能。 電池內部有一個電流截斷裝置，可以防止外部短路、過放電或高溫。如果這些參數超過了預先設定的值，那么這個裝置就會起作用。當參數恢復后，裝置就會復原。另外每個電池單元和阻性加熱器之間串聯有熱能截斷器，也可以提供另外的保護。 LPB電池還有一種平衡系統，可以保證串聯在一起的電池單體在同一電壓下工作。每個單體有一個電流旁路裝置，可以將電池充電時的終止電壓限制在3.1V。這個系統也提供過充保護。 LPB的熱量管理系統可以使內部溫度保持在40-60℃之間。電池控制器可以通過安裝在電池單元之間的加熱器將每個電池單元的溫度維持在這個最佳溫度。浮充時，電池溫度維持在40℃，加熱器的能源來自整流器。當外部電源失效時，加熱器所需的能源由電池提供。30分鐘后，控制器將把溫度提高到60℃，以確保使電池處于滿容量。放電時電池溫度維持在60℃。 LPB電池串聯起來的電壓通常是36—56V，用在電信領域時，可以將它限制在42—56V之間，以適應現在的電源系統。 LPB電池的內阻很小，而且基本不承受充放電狀態而變化。電池以10A的恒流放電時，端電壓將逐漸下降。 和VRLA電池相比，LPB電池具有很長的壽命。通常情況下，當電池的容量只剩最初值的80%時，就可以認為電池的壽命已經到了。在LPB電池壽命試驗中，經過350天后，LPB電池的容量仍然具有最初值的98％，由此可見LPB電池壽命也是相當長的。據預測，在40℃的環境中，LPB電池的壽命可以超過10年。所以，用LPB電池代替VRLA電池是可行的。目前，LPB技術正在經歷一個為期三年的使用測試，然后就可以進行大規模的商業生產。可以預見，如果測試成功，LPB技術將成為下一代的通信電源系統的主要技術之一，尤其是在高溫地區。 我國對于通信用蓄電池技術的研制起步較，晚，技術力量和資金投入都比較薄弱，在生產上也僅僅是處于跟蹤和模仿階段，也缺乏獨立自主的知識產權。但是隨著中國信息產業的快速發展和市場經濟的逐步建立，各個通信運營企業必將日益重視通信用后備電源的質量。因此，我國電源企業應加快新產品開發、研制步伐，加大生產投入，跟蹤國際先進技術，不斷推出類似VRB、LPB的新型電池，為我國通信運營企業提供后備能源保障。摘自《通信世界》
