磷酸铁锂电池及其在通信行业中的应用
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表 3 某蓄电池厂家磷酸铁锂电池系列产品规格
规格型号
额定电 额定容 外形尺寸/
压/V 量/Ah
mm
重量/ kg
备注
SDA10-1205
12
5 139×124×32 1.1 电池系统
SDA10-4810
48
10 442×44×240 8.2 电池系统
SDA10-4840
48
40 442×177×250 28.0 电池系统
74 2011/03/DTPT
阮 勇,吴 罡，滕 达 综 合
磷酸铁锂电池及其在通信行业中的应用 General
磷酸铁锂已经过严格的安全测试， 即使在剧烈碰撞中 也不会产生爆炸。
3.7 环保 磷酸铁锂材料不含任何重金属与稀有金属， 无毒
（SGS 认证通过），无论在生产及使用中均无污染，符合 欧洲 RoHS 规定，为绿色环保电池。 而铅酸电池中却存 在着大量的铅，在其废弃后若处理不当，仍会对环境造 成二次污染。 3.8 无记忆效应
有毒的钴 有毒的钴
无毒
无毒
看出磷酸铁锂电池在循环使用寿命、安全性能、价格等 方面具有明显的优势。 3.1 高能量密度
能量密度是指在一定的空间或质量物质中储存能 量的大小。 电池的能量密度是指平均单位体积或质量 所释放出的电能。在相同体积下，锂离子电池的能量密 度是铅酸电池的 3~4 倍，是镍镉电池的 2.5 倍，是镍氢 电池的 1.8 倍，因此在电池容量相等的情况下，锂离子 电池就会比铅酸、镍镉、镍氢电池的体积更小，重量更 轻。相同容量的磷酸铁锂电池与铅酸电池相比，体积减 少 25%~30%，重量减少 50%~60%。 3.2 长寿命
7 结束语
目前锂电池已经在电动自行车、电动汽车、电动工 具等方面得到了较为广泛的应用。 但由于锂电池价格 较高、单体容量较小等缺点，在通信行业应用还较少。 然而，我们相信由于锂电池的众多优点，经过不断的研
究和技术革新， 锂电池必将成为划时代的后备电源设 备，从而在通信行业得到越来越多的应用，为通信设备 提供更好的后备保障。
Abstract：
It firs tly analyzes lithium iron phos phate battery and valve regulated lead acid battery，points out the advantages and dis advantages of the tw o types of battery. It finally gives s om e cas es on the application of lithium iron phos phate battery in telecom indus try and its pros pects .
表 3 示出的是某蓄电池厂家的磷酸铁锂电池产品 资料。
目前浙江联通、北京联通、德阳电信、武汉电信、南 通电信、苏州移动、北京移动、合肥移动、苏州移动、南 京移动等运营商已开始试用。
6 铁锂电池的发展方向
燃料电池、钒电池等未来电池技术尚未成熟，锂电 池作为新一代电池技术的代表，已成功走向市场，开启 了规模化的商业应用。 国家“十二五”计划已将锂电池
工 作 电 压 范 围 /V
3.0~4.3
3.0~4.35 3.5~4.3 2.5~3.8
平 台 电 压 /V
3.6~3.7
3.6~3.7
3.7~3.8 3.2~3.3
材料加工性能
好
较高
中等
差
循环寿命/次
>500
>500
>300 >800
安全性能
差
较好
好
优
价格
高
较高
低
中等
高温性能
一般
一般
差
好
毒性/环保
SDA10-4850
48
50 442×177×250 33.1 电池系统
SDA10-4805-I 48
5 442×44×240 6.5 一体化系统
SDA10-4810-I 48
10 442×44×300 9.8 一体化系统
SDA10-4840-I 48
40 442×211×250 32.2 一体化系统
5 铁锂电池在通信行业中的应用
磷酸铁锂电池的应用领域比较广泛，包括公交车、 电动汽车、景点游览车及混合动力车等大型电动车辆， 电动自行车、高尔夫球车、小型平板电瓶车、铲车、清洁 车、电动轮椅等轻型电动车，电钻、电锯、割草机等电动 工具，小型医疗仪器设备及便携式仪器等。
在通信行业， 磷酸铁锂电池定位于小型化、 分散 化、环境恶劣的场景，可作为铅酸电池的有效补充。 通 信行业主流电池厂家均已开发出自己的磷酸铁锂电池 产品，容量从 10 到 50 Ah，供电系统有-48 V 直流供电 系统和 UPS 交流供电系统，安装方式有嵌入式和壁挂 式等多种方式，应用场景包括户外、楼道、弱电井等，供 电设备包括末端传输设备、直放站设备、RRU 等。
磷酸铁锂电池 110～190 250～500 >800 次[1] 温度超过 25 ℃ ，充放电能力基本一致 无记忆效应 体积小，质量轻， 施工简单，维护方便 不含重金属，安全环保， 再回收利用率高
4 铁锂电池的缺点
磷酸铁锂电池的成本虽然呈下降趋势， 但仍然相 对偏高，而且单体容量也有待进一步提升。 另外,磷酸 铁锂电池还没有经过长期实践验证， 还不宜在通信行 业中大范围推广，短期内很难形成产业优势。
目前电网质量越来越完善， 很少出现市电大面积 长时间停电的状况， 而基站的停电往往是由于市政项 目的频繁建设所造成的短时间频繁停电， 这需要蓄电 池短时间大电流高倍率放电， 而传统铅酸蓄电池的高 倍率放电性能较差。 1.4 蓄电池没有纳入监控系统
蓄电池没有纳入监控系统， 蓄电池还剩余多少容 量不清楚。 1.5 传统铅酸蓄电池会对环境造成污染
属性 重 量 能 量 比 / （Wh/kg ） 体 积 能 量 比 / （Wh/L ） 百分之百放电次数 高温放电/充电性能 记忆效应 维护难度、安装、承重 污染程度
铅酸电池 30～45 60~90 约 300 次 温度超过 25 ℃ ，充放电能力急剧下降，寿命降低 记忆效应明显，寿命、带载能力下降明显 体积大，占用空间多，施工复杂，不易搬运和维护 含有铅、砷、汞、硫化物等 重污染及毒性物质
3 铁锂电池的优势分析
表 1 示出的是几种正极材料的性能， 由表 1 可以
表 1 几种正极材料的性能
项目
LiCoO2 Li（NiCoMn）1O2 LiMn2O4 LiFePO4
晶体结构
层状
层状
尖晶石 橄榄石
理论比容量/mAh·g-1 274
278
148
170
实际比容量/mAh·g-1 140~155 130~220 90~120 130~150
可充电池经常处于充满不放完的条件下工作，容 量会迅速低于额定容量值，这种现象叫做记忆效应。像 镍氢电池、镍镉电池、铅酸电池都存在记忆性，而磷酸 铁锂电池无此现象，电池无论处于什么状态，可随充随 用，无须先放完电再充电。表 2 示出的是铅酸电池与磷 酸铁锂电池性能对照。
表 2 铅酸电池与磷酸铁锂电池性能对照
铅酸电池的循环寿命在 300 次左右。 而磷酸铁锂 动力电池，循环寿命达到 800 次以上。铅酸电池对环境 温度要求较高，在恶劣的环境温度下，使用寿命不超过 5 年，而磷酸铁锂电池在同样条件下使用，寿命更长。 3.3 出色的高温性能
磷酸铁锂电池热峰值可达 350~500 ℃， 工作温度 范围宽广（-20~＋75 ℃），高温（60 ℃）情况下仍可放出 100%容量。 3.4 高倍率放电
1 目前后备电源面临的问题
1.1 传统铅酸蓄电池对环境温度要求比较高 目前室内宏基站的站址选择越来越难，室外一体
— —— —— —— —— —— —— —— —— —— 收 稿 日 期 ：2011-01-31
化基站开始大规模建设， 传统的铅酸蓄电池对环境温 度要求比较高的特点造成传统的铅酸蓄电池很难适应 室外高温等恶劣天气。 另外，除了铅酸蓄电池外，室内 宏基站的其他设备对环境温度的适应范围都比较宽， 机房空调就是为了给铅酸蓄电池提供适当的环境温 度。为了节能减排，目前已开发出蓄电池保温箱等蓄电 池专用的小型空调设备。 如果能找到一种对环境温度 要求不高的电池作为后备电源， 不仅能解决室外一体 化基站后备电源的问题，而且还能省掉机房专用空调， 这样既节省了工程初期购买空调的投资， 也节省了基 站运行时的大量电费开销。 1.2 传统铅酸蓄电池对机房面积和承重要求高
SDA10-4850-I 48
5Leabharlann Baidu 442×211×250 37.4 一体化系统
邮电设计技术/2011/03 75
综 合 阮 勇,吴 罡，滕 达
General 磷酸铁锂电池及其在通信行业中的应用
作为未来电池技术的重点发展方向。 2009 年 4 月 29 日 《通信用后备式锂离子电池组》 技术标准已正式发 布。 我国现在已有一些工厂生产锂铁电池正极材料及 不同容量的铁锂电池。未来铁锂电池将会更便宜，并且 其应用将更普遍，将是未来动力电池市场的主流。
Keywords：
Lithium iron phos phate battery；Valve regulated lead acid battery；Res erve pow er
0 前言
传统的阀控式密封铅酸蓄电池以其成本低廉、技 术成熟、维护方便得到广泛应用，然而，随着无线通信 技术的不断发展和无线基站应用场景的复杂化，传统 的蓄电池逐步显现出体积大、对环境温度要求苛刻等 劣势。 磷酸铁锂电池由于具有体积小、重量轻，高温性 能突出，循环性能优异，可高倍率充、放电，绿色环保 等众多优点，更适用于环境温度高、机房面积及承重 小等恶劣的基站环境，在末端供电后备电池方面可作 为铅酸蓄电池的有效补充。
综 合 阮 勇,吴 罡，滕 达
General 磷酸铁锂电池及其在通信行业中的应用
摆放铅酸蓄电池都需要经过加固处理。 这样一方面加 大了工程量，另一方面也加大了选址的难度（有些站点 的业主不愿意对机房进行改造）。 另外，目前通信设备 逐步向小型化、分散化的方向发展，末端设备的功耗越 来越小，要求后备电池的体积更小，重量更轻。 1.3 传统铅酸蓄电池的高倍率放电性能较差
传统的铅酸蓄电池在生产制造和使用后期， 如果 处理不当，会对环境造成污染。
2 锂电池的工作原理
锂电池的正极是锂的过度氧化物， 负极是石墨或 焦炭，电解质是锂盐和有机电解液，锂离子电池得名于 锂离子电池正极材料。 图 1 示出的是磷酸铁锂离子电 池的结构。
磷酸铁锂离子电池的工作原理为
充电
LiM1-xFexPO4+6C 放电 M1-xFexPO4+LiC6
阮 勇,吴 罡，滕 达 综 合
磷酸铁锂电池及其在通信行业中的应用 General
磷酸铁锂电池及其 在通信行业中的应用
Lithium Iron Phosphate Battery and Its Application in Telecom Industry
阮 勇，吴 罡，滕 达（中讯邮电咨询设计院有限公司，河南 郑州 450007） Ruan Yong，Wu Gang，Teng Da（China Information Technology Designing & Consulting Institute Co.，Ltd.，Zhengzhou 450007，China）
摘 要： 通过对锂电池和传统阀控式密封铅酸蓄电池的分析，分别指出了 2 种电池的优缺点， 并给出了锂电池在通信行业中的应用案例和应用前景。
关键词： 锂电池；铅酸蓄电池；后备电源 中 图 分 类 号 ：TM 3 1 文 献 标 识 码 ：A 文章编号：1007- 3043（2011）03- 0073- 04
图 2 示出的是磷酸铁锂电池放电曲线。 3.5 快速充电
可大电流 2C 快速充放电， 在专用充电器下，1.5C 充电 40 min 内即可将电池充满，启动电流可达 2C，而 铅酸电池现在无此性能。 3.6 安全
安全来自于正极材料的稳定性及可靠的安全性设 计， 磷酸铁锂完全解决了钴酸锂和锰酸锂的安全隐患 问题，钴酸锂和锰酸锂在强烈的碰撞下会产生爆炸，而
室内宏基站设备中，电源设备占比最大，而电源设 备中体积和占地面积最大的就是蓄电池。 室内宏基站 的机房大多采用民房，根据结构专业的统计计算，民房 的承重设计一般为 150~200 kg/m2，而铅酸蓄电池对机 房的承重要求不低于 400 kg/m2，所以在现有的民房内
邮电设计技术/2011/03 73
规格型号
额定电 额定容 外形尺寸/
压/V 量/Ah
mm
重量/ kg
备注
SDA10-1205
12
5 139×124×32 1.1 电池系统
SDA10-4810
48
10 442×44×240 8.2 电池系统
SDA10-4840
48
40 442×177×250 28.0 电池系统
74 2011/03/DTPT
阮 勇,吴 罡，滕 达 综 合
磷酸铁锂电池及其在通信行业中的应用 General
磷酸铁锂已经过严格的安全测试， 即使在剧烈碰撞中 也不会产生爆炸。
3.7 环保 磷酸铁锂材料不含任何重金属与稀有金属， 无毒
（SGS 认证通过），无论在生产及使用中均无污染，符合 欧洲 RoHS 规定，为绿色环保电池。 而铅酸电池中却存 在着大量的铅，在其废弃后若处理不当，仍会对环境造 成二次污染。 3.8 无记忆效应
有毒的钴 有毒的钴
无毒
无毒
看出磷酸铁锂电池在循环使用寿命、安全性能、价格等 方面具有明显的优势。 3.1 高能量密度
能量密度是指在一定的空间或质量物质中储存能 量的大小。 电池的能量密度是指平均单位体积或质量 所释放出的电能。在相同体积下，锂离子电池的能量密 度是铅酸电池的 3~4 倍，是镍镉电池的 2.5 倍，是镍氢 电池的 1.8 倍，因此在电池容量相等的情况下，锂离子 电池就会比铅酸、镍镉、镍氢电池的体积更小，重量更 轻。相同容量的磷酸铁锂电池与铅酸电池相比，体积减 少 25%~30%，重量减少 50%~60%。 3.2 长寿命
7 结束语
目前锂电池已经在电动自行车、电动汽车、电动工 具等方面得到了较为广泛的应用。 但由于锂电池价格 较高、单体容量较小等缺点，在通信行业应用还较少。 然而，我们相信由于锂电池的众多优点，经过不断的研
究和技术革新， 锂电池必将成为划时代的后备电源设 备，从而在通信行业得到越来越多的应用，为通信设备 提供更好的后备保障。
Abstract：
It firs tly analyzes lithium iron phos phate battery and valve regulated lead acid battery，points out the advantages and dis advantages of the tw o types of battery. It finally gives s om e cas es on the application of lithium iron phos phate battery in telecom indus try and its pros pects .
表 3 示出的是某蓄电池厂家的磷酸铁锂电池产品 资料。
目前浙江联通、北京联通、德阳电信、武汉电信、南 通电信、苏州移动、北京移动、合肥移动、苏州移动、南 京移动等运营商已开始试用。
6 铁锂电池的发展方向
燃料电池、钒电池等未来电池技术尚未成熟，锂电 池作为新一代电池技术的代表，已成功走向市场，开启 了规模化的商业应用。 国家“十二五”计划已将锂电池
工 作 电 压 范 围 /V
3.0~4.3
3.0~4.35 3.5~4.3 2.5~3.8
平 台 电 压 /V
3.6~3.7
3.6~3.7
3.7~3.8 3.2~3.3
材料加工性能
好
较高
中等
差
循环寿命/次
>500
>500
>300 >800
安全性能
差
较好
好
优
价格
高
较高
低
中等
高温性能
一般
一般
差
好
毒性/环保
SDA10-4850
48
50 442×177×250 33.1 电池系统
SDA10-4805-I 48
5 442×44×240 6.5 一体化系统
SDA10-4810-I 48
10 442×44×300 9.8 一体化系统
SDA10-4840-I 48
40 442×211×250 32.2 一体化系统
5 铁锂电池在通信行业中的应用
磷酸铁锂电池的应用领域比较广泛，包括公交车、 电动汽车、景点游览车及混合动力车等大型电动车辆， 电动自行车、高尔夫球车、小型平板电瓶车、铲车、清洁 车、电动轮椅等轻型电动车，电钻、电锯、割草机等电动 工具，小型医疗仪器设备及便携式仪器等。
在通信行业， 磷酸铁锂电池定位于小型化、 分散 化、环境恶劣的场景，可作为铅酸电池的有效补充。 通 信行业主流电池厂家均已开发出自己的磷酸铁锂电池 产品，容量从 10 到 50 Ah，供电系统有-48 V 直流供电 系统和 UPS 交流供电系统，安装方式有嵌入式和壁挂 式等多种方式，应用场景包括户外、楼道、弱电井等，供 电设备包括末端传输设备、直放站设备、RRU 等。
磷酸铁锂电池 110～190 250～500 >800 次[1] 温度超过 25 ℃ ，充放电能力基本一致 无记忆效应 体积小，质量轻， 施工简单，维护方便 不含重金属，安全环保， 再回收利用率高
4 铁锂电池的缺点
磷酸铁锂电池的成本虽然呈下降趋势， 但仍然相 对偏高，而且单体容量也有待进一步提升。 另外,磷酸 铁锂电池还没有经过长期实践验证， 还不宜在通信行 业中大范围推广，短期内很难形成产业优势。
目前电网质量越来越完善， 很少出现市电大面积 长时间停电的状况， 而基站的停电往往是由于市政项 目的频繁建设所造成的短时间频繁停电， 这需要蓄电 池短时间大电流高倍率放电， 而传统铅酸蓄电池的高 倍率放电性能较差。 1.4 蓄电池没有纳入监控系统
蓄电池没有纳入监控系统， 蓄电池还剩余多少容 量不清楚。 1.5 传统铅酸蓄电池会对环境造成污染
属性 重 量 能 量 比 / （Wh/kg ） 体 积 能 量 比 / （Wh/L ） 百分之百放电次数 高温放电/充电性能 记忆效应 维护难度、安装、承重 污染程度
铅酸电池 30～45 60~90 约 300 次 温度超过 25 ℃ ，充放电能力急剧下降，寿命降低 记忆效应明显，寿命、带载能力下降明显 体积大，占用空间多，施工复杂，不易搬运和维护 含有铅、砷、汞、硫化物等 重污染及毒性物质
3 铁锂电池的优势分析
表 1 示出的是几种正极材料的性能， 由表 1 可以
表 1 几种正极材料的性能
项目
LiCoO2 Li（NiCoMn）1O2 LiMn2O4 LiFePO4
晶体结构
层状
层状
尖晶石 橄榄石
理论比容量/mAh·g-1 274
278
148
170
实际比容量/mAh·g-1 140~155 130~220 90~120 130~150
可充电池经常处于充满不放完的条件下工作，容 量会迅速低于额定容量值，这种现象叫做记忆效应。像 镍氢电池、镍镉电池、铅酸电池都存在记忆性，而磷酸 铁锂电池无此现象，电池无论处于什么状态，可随充随 用，无须先放完电再充电。表 2 示出的是铅酸电池与磷 酸铁锂电池性能对照。
表 2 铅酸电池与磷酸铁锂电池性能对照
铅酸电池的循环寿命在 300 次左右。 而磷酸铁锂 动力电池，循环寿命达到 800 次以上。铅酸电池对环境 温度要求较高，在恶劣的环境温度下，使用寿命不超过 5 年，而磷酸铁锂电池在同样条件下使用，寿命更长。 3.3 出色的高温性能
磷酸铁锂电池热峰值可达 350~500 ℃， 工作温度 范围宽广（-20~＋75 ℃），高温（60 ℃）情况下仍可放出 100%容量。 3.4 高倍率放电
1 目前后备电源面临的问题
1.1 传统铅酸蓄电池对环境温度要求比较高 目前室内宏基站的站址选择越来越难，室外一体
— —— —— —— —— —— —— —— —— —— 收 稿 日 期 ：2011-01-31
化基站开始大规模建设， 传统的铅酸蓄电池对环境温 度要求比较高的特点造成传统的铅酸蓄电池很难适应 室外高温等恶劣天气。 另外，除了铅酸蓄电池外，室内 宏基站的其他设备对环境温度的适应范围都比较宽， 机房空调就是为了给铅酸蓄电池提供适当的环境温 度。为了节能减排，目前已开发出蓄电池保温箱等蓄电 池专用的小型空调设备。 如果能找到一种对环境温度 要求不高的电池作为后备电源， 不仅能解决室外一体 化基站后备电源的问题，而且还能省掉机房专用空调， 这样既节省了工程初期购买空调的投资， 也节省了基 站运行时的大量电费开销。 1.2 传统铅酸蓄电池对机房面积和承重要求高
SDA10-4850-I 48
5Leabharlann Baidu 442×211×250 37.4 一体化系统
邮电设计技术/2011/03 75
综 合 阮 勇,吴 罡，滕 达
General 磷酸铁锂电池及其在通信行业中的应用
作为未来电池技术的重点发展方向。 2009 年 4 月 29 日 《通信用后备式锂离子电池组》 技术标准已正式发 布。 我国现在已有一些工厂生产锂铁电池正极材料及 不同容量的铁锂电池。未来铁锂电池将会更便宜，并且 其应用将更普遍，将是未来动力电池市场的主流。
Keywords：
Lithium iron phos phate battery；Valve regulated lead acid battery；Res erve pow er
0 前言
传统的阀控式密封铅酸蓄电池以其成本低廉、技 术成熟、维护方便得到广泛应用，然而，随着无线通信 技术的不断发展和无线基站应用场景的复杂化，传统 的蓄电池逐步显现出体积大、对环境温度要求苛刻等 劣势。 磷酸铁锂电池由于具有体积小、重量轻，高温性 能突出，循环性能优异，可高倍率充、放电，绿色环保 等众多优点，更适用于环境温度高、机房面积及承重 小等恶劣的基站环境，在末端供电后备电池方面可作 为铅酸蓄电池的有效补充。
综 合 阮 勇,吴 罡，滕 达
General 磷酸铁锂电池及其在通信行业中的应用
摆放铅酸蓄电池都需要经过加固处理。 这样一方面加 大了工程量，另一方面也加大了选址的难度（有些站点 的业主不愿意对机房进行改造）。 另外，目前通信设备 逐步向小型化、分散化的方向发展，末端设备的功耗越 来越小，要求后备电池的体积更小，重量更轻。 1.3 传统铅酸蓄电池的高倍率放电性能较差
传统的铅酸蓄电池在生产制造和使用后期， 如果 处理不当，会对环境造成污染。
2 锂电池的工作原理
锂电池的正极是锂的过度氧化物， 负极是石墨或 焦炭，电解质是锂盐和有机电解液，锂离子电池得名于 锂离子电池正极材料。 图 1 示出的是磷酸铁锂离子电 池的结构。
磷酸铁锂离子电池的工作原理为
充电
LiM1-xFexPO4+6C 放电 M1-xFexPO4+LiC6
阮 勇,吴 罡，滕 达 综 合
磷酸铁锂电池及其在通信行业中的应用 General
磷酸铁锂电池及其 在通信行业中的应用
Lithium Iron Phosphate Battery and Its Application in Telecom Industry
阮 勇，吴 罡，滕 达（中讯邮电咨询设计院有限公司，河南 郑州 450007） Ruan Yong，Wu Gang，Teng Da（China Information Technology Designing & Consulting Institute Co.，Ltd.，Zhengzhou 450007，China）
摘 要： 通过对锂电池和传统阀控式密封铅酸蓄电池的分析，分别指出了 2 种电池的优缺点， 并给出了锂电池在通信行业中的应用案例和应用前景。
关键词： 锂电池；铅酸蓄电池；后备电源 中 图 分 类 号 ：TM 3 1 文 献 标 识 码 ：A 文章编号：1007- 3043（2011）03- 0073- 04
图 2 示出的是磷酸铁锂电池放电曲线。 3.5 快速充电
可大电流 2C 快速充放电， 在专用充电器下，1.5C 充电 40 min 内即可将电池充满，启动电流可达 2C，而 铅酸电池现在无此性能。 3.6 安全
安全来自于正极材料的稳定性及可靠的安全性设 计， 磷酸铁锂完全解决了钴酸锂和锰酸锂的安全隐患 问题，钴酸锂和锰酸锂在强烈的碰撞下会产生爆炸，而
室内宏基站设备中，电源设备占比最大，而电源设 备中体积和占地面积最大的就是蓄电池。 室内宏基站 的机房大多采用民房，根据结构专业的统计计算，民房 的承重设计一般为 150~200 kg/m2，而铅酸蓄电池对机 房的承重要求不低于 400 kg/m2，所以在现有的民房内
邮电设计技术/2011/03 73