5G通信基站內(nèi)梯次電池的應(yīng)用分析

5G通信基站內(nèi)梯次電池的應(yīng)用分析

摘要：梯次電池做為通信基站的備用電源，具有循環(huán)壽命長(zhǎng)、溫度性能好，能量密度高和綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，可以作為目前5G通信基站中大量需要蓄電池的解決手段之一。本文介紹了梯次電池的定義、優(yōu)缺點(diǎn)，以及如何應(yīng)用和有效地配置梯次電池。關(guān)鍵詞：5G，梯次電池，通信基站一、引言根據(jù)中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心發(fā)布的數(shù)據(jù)，我國(guó)純電動(dòng)汽車(chē)從2015年出現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)開(kāi)始，目前已經(jīng)進(jìn)入高速發(fā)展期。預(yù)計(jì)到2020年，國(guó)內(nèi)電動(dòng)車(chē)年產(chǎn)量超過(guò)200萬(wàn)輛，累計(jì)超過(guò)500萬(wàn)輛，而伴隨電動(dòng)汽車(chē)迅速發(fā)展將隨之出現(xiàn)大量的退役動(dòng)力電池，預(yù)計(jì)2020年純電動(dòng)汽車(chē)退役電池容量將達(dá)到2500萬(wàn)KWh左右。這些大量的退役電池的梯次利用和再生利用，是發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)、綠色經(jīng)濟(jì)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的必然要求。同時(shí)，國(guó)內(nèi)通信近200萬(wàn)個(gè)基站，以平均每基站300Ah—500Ah估算，通信基站所需電池約為2880KWh—4800KWh，需求量巨大。而隨著5G系統(tǒng)的試點(diǎn)、商用，5G設(shè)備的大功耗需求，將使得蓄電池的需求量更大。一方面是5G通信基站巨大的備電需求，另一方面是大量的汽車(chē)退役動(dòng)力電池，這就使得通信基站成為梯次電池的最佳應(yīng)用場(chǎng)景。二、梯次電池定義所謂梯次電池，是指當(dāng)電動(dòng)汽車(chē)等領(lǐng)域的動(dòng)力電池不能滿足現(xiàn)有電動(dòng)車(chē)輛的功率和能量需求時(shí)，將其轉(zhuǎn)移應(yīng)用到對(duì)電池能量密度、功率密度等特性要求相對(duì)較低的其它領(lǐng)域。這些動(dòng)力電池在通信基站中的梯次利用，使動(dòng)力電池得到最大限度的應(yīng)用，節(jié)省了社會(huì)資源，并且減少?gòu)U棄物排放，降低環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池再生利用的目的。三、梯次電池優(yōu)劣勢(shì)分析動(dòng)力電池相比于傳統(tǒng)通信基站中采用的鉛酸電池，具有能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、能量轉(zhuǎn)化率高、溫度適應(yīng)范圍寬等應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，當(dāng)然也存在一些的不足。目前退役動(dòng)力電池主要是磷酸鐵鋰電池，下面對(duì)梯次磷酸鐵鋰電池與鉛酸電池在性能方面進(jìn)行簡(jiǎn)單的對(duì)比分析。3.1梯次電池的優(yōu)勢(shì)（1）循環(huán)壽命。梯次動(dòng)力鋰電池使用壽命長(zhǎng)、循環(huán)次數(shù)多。在電動(dòng)汽車(chē)退役后重新利用后，仍能夠剩余6年的實(shí)際壽命和400-2000次的實(shí)際循環(huán)次數(shù)；而全新的傳統(tǒng)鉛酸電池一般為3-6年使用壽命和200次的實(shí)際循環(huán)次數(shù)；因此在循環(huán)壽命次數(shù)上梯次電池相較傳統(tǒng)鉛酸電池有大幅的提高。（2）溫度性能。磷酸鐵鋰電池工作溫度范圍寬，一般在-20℃～55℃之間都能正常使用；而鉛酸電池一般的機(jī)房使用溫度5℃～30℃之間，溫度太高會(huì)損壞電池，減少電池使用壽命，太低又會(huì)影響電池活性。梯次電池的這個(gè)耐高溫、低溫性能，使其尤其適合在高溫、低溫地區(qū)的使用，可以降低對(duì)通信基站的空調(diào)系統(tǒng)依賴(lài)。（3）能量密度。磷酸鐵鋰電池產(chǎn)品重量比能量最大可超過(guò)130Wh/Kg，體積比能量為210Wh/L；鉛酸電池產(chǎn)品重量比能量為40Wh/Kg左右（0.2C，25℃），體積比能量為70Wh/L。這就使得梯次電池具有占地小、重量輕、運(yùn)輸成本低的優(yōu)點(diǎn)。（4）綠色環(huán)保。磷酸鐵鋰電池不含任何重金屬與稀有金屬，無(wú)毒（SGS認(rèn)證通過(guò)）；鉛酸電池中卻存在著大量的鉛，在其廢棄后若處理不當(dāng)，將對(duì)環(huán)境夠成二次污染。電池性能指標(biāo)鉛酸電池梯次電池標(biāo)稱(chēng)循環(huán)壽命（次）200400—2000能量密度（Wh/kg）30～4590～120工作溫度（℃）5～30-20～55環(huán)保性含鉛、容易二次污染無(wú)毒、相對(duì)環(huán)保3.2梯次電池的缺點(diǎn)（1）匹配問(wèn)題。不同電動(dòng)汽車(chē)企業(yè)的電池路線、電池的規(guī)格型號(hào)選擇以及對(duì)電池的性能要求各不相同，造成了電池及系統(tǒng)型號(hào)過(guò)多，每個(gè)批次的梯次電池規(guī)格尺寸、性能指標(biāo)都不同，增加工程使用的復(fù)雜度。（2）回收利用狀態(tài)問(wèn)題。動(dòng)力電池剩余容量低于80%時(shí)應(yīng)該報(bào)廢，但目前沒(méi)有強(qiáng)制報(bào)廢政策，導(dǎo)致存在回收電池的剩余容量不一致的現(xiàn)象，造成實(shí)際上符合梯次電池容量要求的電池?cái)?shù)量較少，有可能出現(xiàn)產(chǎn)量不足的問(wèn)題。（3）性能問(wèn)題。不同材料體系、不同工藝路線的電池失效的模式不一。容量衰減20%后，剩余容量的衰減是否呈線性關(guān)系還是未知數(shù)，出現(xiàn)容量驟降的可能性非常大，增加了使用維護(hù)成本較高的風(fēng)險(xiǎn)，因此在大范圍使用上仍需要謹(jǐn)慎。（4）廠家響應(yīng)程度問(wèn)題。由于通信運(yùn)營(yíng)商和電動(dòng)汽車(chē)企業(yè)的客戶(hù)要求不一樣，對(duì)于電池廠家的要求和響應(yīng)程度是不一樣的。運(yùn)營(yíng)商由于通信基站使用情況的復(fù)雜和多變，對(duì)梯次電池廠家的售后服務(wù)等要求都較高，而目前通信基站的梯次電池供貨量并不大，造成部分廠家的響應(yīng)程度不高。結(jié)束語(yǔ)：隨著國(guó)內(nèi)5G系統(tǒng)的大規(guī)模試點(diǎn)以及必然的商用，5G設(shè)備的大功耗需求，將使得蓄電池的需求量更大。而梯次電池作為通信基站的備用電源方式之一，具有循環(huán)壽命長(zhǎng)、管理成本低、應(yīng)用環(huán)境好、過(guò)程和回收可控等優(yōu)點(diǎn)，使得通信行業(yè)成為目前最適合梯次電池應(yīng)用的場(chǎng)所。正確、高效得使用這些梯次電池，不僅能使這些退役的電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池得到最大限度的應(yīng)用，節(jié)省了社會(huì)資源，并且減少?gòu)U棄物排放，降低環(huán)境污染，而且能實(shí)