鐵鋰電池在通信基站中的梯次利用實(shí)踐

孫書林 烽火通信科技股份有限公司

引言：鋰離子電池產(chǎn)業(yè)在現(xiàn)如今這個(gè)時(shí)代背景中可謂是發(fā)展迅猛，錳酸鋰、三元聚合、磷酸鐵鋰相較于傳統(tǒng)的鈷酸鋰而言有著較為顯著的成本優(yōu)勢，所以也開始逐漸成為我國鋰電池主要發(fā)展方向。磷酸鐵鋰較錳酸鋰電池、高倍率動力電池都是現(xiàn)如今較為恰當(dāng)?shù)碾姵?，得到的?yīng)用范圍也十分的廣泛，其中也包含了通信基站，而為了能夠更好地發(fā)揮出其價(jià)值，筆者也對鐵鋰電池在通信基站中的梯次利用實(shí)踐進(jìn)行了如下概述：

一、鐵鋰電池在通信基站中梯次利用現(xiàn)狀與優(yōu)勢

（一）現(xiàn)狀

我國汽車技術(shù)研究中心在數(shù)據(jù)調(diào)查過程中指出，2020年純電動商用車和乘用退役電池容量將分別為 1737 千瓦時(shí)和 684 千瓦時(shí)，總共合計(jì)為2421 萬千瓦時(shí)。對于這些電池假設(shè)不能對其進(jìn)行有效的回收與處理，退役動力電池之中的鈷鎳、電解液等金屬物質(zhì)就會在一定程度施工污染水土；另外，資源的稀缺性也促使企業(yè)在發(fā)展過程中，開始從原材料的獲取和成本控制等角度來重視梯次利用，雖然退役動力電池?zé)o法再滿足電動車需求，但是我們卻可以將其用于其他領(lǐng)域，以此來實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用，像是將其應(yīng)用到通信基站設(shè)備之中就是較為有效的一種方式。

（二）優(yōu)勢

鐵鋰電池在通信基站中的梯次利用是現(xiàn)代時(shí)代發(fā)展的必然要求，也具有較為顯著的優(yōu)勢，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）一致性強(qiáng)。常見的通信基站，其所需要的備用電池容量大多是48V、500Ah2 組合48KWh，如果按照80% 的退役容量與60% 的梯次利用成組率進(jìn)行計(jì)算的話，這個(gè)時(shí)候就需要大概100KWh 的退役動力電池，和常見的2輛新能源汽車動力電池容量大概是一致的。為此，這個(gè)時(shí)候我們可以將2 輛新能源汽車退役無法再私用的動力電池拼裝做成單個(gè)或多個(gè)模組，這樣就能有效滿足一個(gè)通信基站的需求。（2）利用率較高。分析常見新能源汽車使用的鐵鋰充電次數(shù)情況，我們能夠發(fā)現(xiàn)5年之后一般汽車用戶大多具有了換車的需求，假設(shè)5 年期間充電次數(shù)為一星期一次的話，電車全生命周期內(nèi)充電次數(shù)為 250 次左右。按照常見鐵鋰電池的實(shí)驗(yàn)室測試曲線我們能夠得到，容量在下降到原有90% 左右，而其實(shí)際工況容量下降到80% 左右的時(shí)候，其應(yīng)用到通信基站中的效果還是較為良好的。（3）模塊化性能較強(qiáng)。鐵鋰電池在通信基站中的梯次利用，會使用電池模塊化的方式使用，而這一種利用方式即使是出現(xiàn)了問題只需要對電池進(jìn)行替換，對于其它系統(tǒng)并不會造成影響，所以利用效果較為良好。（4）安全系數(shù)較高。通信基站的要求就是電池的相應(yīng)速度，對于電池日常充放電速度并不會有過高的要求，而鐵鋰電池在通信基站中的梯次利用則能夠降低爆炸、燃燒等事故的發(fā)生，安全系數(shù)較高。

二、鐵鋰電池在通信基站中梯次利用實(shí)踐分析

在上述分析中我們對鐵鋰電池在通信基站中梯次利用現(xiàn)狀與優(yōu)勢進(jìn)行了分析，而為了能夠?qū)⑵溆行У膽?yīng)用到實(shí)踐之中，筆者還從技術(shù)與經(jīng)濟(jì)可行性來進(jìn)行了實(shí)踐分析，然后提出了具體的建議：

（一）技術(shù)可行性分析

技術(shù)可行性通常情況下主要是包含了后期衰退、老化程度、可靠性、安全性等多方面。對于替換下來的電池其本身就存在以下幾個(gè)問題：首先，使用工況存在差異，電池包在實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候本身就存在地域、充放電倍率、使用頻次、車況及管理、退役時(shí)限等多方面的差異；其次，梯次電池出廠廠家存在差異，所以在規(guī)格、化學(xué)成分以及結(jié)構(gòu)上也存在差異；再次，梯次電池容量保持率差異也十分明顯；最后，相同容量的梯次電池生命周期點(diǎn)也是無法確定的，在梯次電池成組之后，循環(huán)使用衰減趨勢自然也會存在不同。梯次利用最為合理的就是將電池拆解到模組級之中，所以在使用過程中一定要做好合理的分組、重組與BMS 管理。

（二）經(jīng)濟(jì)可行性分析

從經(jīng)濟(jì)方面來分析鐵鋰電池在通信基站中的梯次利用情況，我們也能發(fā)現(xiàn)其十分可行。經(jīng)濟(jì)層面的分析則包含了電池成本計(jì)運(yùn)輸、重組成本、電池成本檢測等等。鐵鋰電池在通信基站中的梯次利用最為顯著的優(yōu)勢之一，就體現(xiàn)在成本優(yōu)勢這一點(diǎn)上，這也是梯次利用經(jīng)濟(jì)效益的來源，在實(shí)際利用過程中一定要做好成本控制，在利用的時(shí)候可以將系統(tǒng)成本做到新電池產(chǎn)品的三分之一，這樣其就能夠有效地運(yùn)行下去。在對產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)的過程中，系統(tǒng)的集成則十分的重要，而系統(tǒng)柔性化設(shè)計(jì)、電池模組混用、BMS魯棒性設(shè)計(jì)等活動都能夠有效降低產(chǎn)品物料成本。

（三）實(shí)踐建議

鐵鋰電池在通信基站中的梯次利用的時(shí)候，需要注重以下幾點(diǎn)：（1）所使用的鐵鋰電池單體電芯電池容量最好是其初始容量的70%；（2）電池組內(nèi)各單體電池及電芯最好是同一廠家生產(chǎn)的；（3）所使用的鐵鋰電池組最好是使用16只電池單體串聯(lián)的方式進(jìn)行組合；（4）假設(shè)電池使用的多只并聯(lián)的方式，這個(gè)時(shí)候其數(shù)量不能超過8；（5）單只電池初始標(biāo)稱容量需要≤10Ah，梯級成組容量則需要小于50Ah。

結(jié)語：綜上所述，在社會不斷發(fā)展過程中動力電池技術(shù)也得到了明顯的發(fā)展和進(jìn)步，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也在這一過程中不斷完善，這些也都為梯次利用提供了較為良好的環(huán)境，而鐵鋰電池在通信基站中的梯次利用本就具有較強(qiáng)的可行性，具有較大的發(fā)展?jié)摿?，所以本文也基于此展開了研究與分析。