卷繞電池在通信行業(yè)中的應(yīng)用

1、卷繞電池在通信行業(yè)中的應(yīng)用卷繞電池在通信行業(yè)中的應(yīng)用雙登集團股份有限公司雙登集團股份有限公司-楊寶峰楊寶峰2014年年1月月 隨著科技與時代進步，世界各國對環(huán)境問題及能源問題越來越重視，我國明確制定了十二五節(jié)能減排目標(biāo)，各大通信運營商積極響應(yīng)，也制定了各種措施減少能源消耗。其中室外基站因其投資少、占地面積小、環(huán)境要求低被各通信運營商廣泛應(yīng)用。但隨著使用數(shù)量與時間的增加，室外一體化基站中電池的過早失效也成為一個較為嚴(yán)重的問題 目前，為了解決這一問題，各運營商均在室外基站引入了通信用磷酸鐵鋰電池。但該電池目前還存在性能不穩(wěn)定、價格高、與系統(tǒng)兼容等方面問題。為此，雙登集團根據(jù)實際應(yīng)用要求同時推出了成

2、本相對更低、性能更可靠的卷繞式純鉛電池，可有效解決上述問題，對室外站的大量推廣，實際節(jié)能減排意義重大。一、純鉛卷繞電池的技術(shù)特點1、卷繞式純鉛電池結(jié)構(gòu)2、卷繞電池的設(shè)計理念 所謂卷繞電池不是簡單的將電極進行卷繞就行了, 它的制作工藝中引入了許多新的設(shè)計理念:（1）引入冷壓板柵的理念;（2）引入極板履蓋pasting paper的理念;（3）引入酸控容量的理念; （4）引入高開閥壓力的理念;（5）引入高裝配壓力的理念。(1)為解決正板柵耐腐蝕問題，采用連軋連沖的板柵制作技術(shù)。 （a）冷軋沖孔(5:1)； （b）澆鑄 圖 Pb-1%Sn合金的微觀結(jié)構(gòu)圖3、卷繞式純鉛電池的設(shè)計思路 （a）冷軋沖孔(

3、5:1)； （b）澆鑄 圖 Pb-1%Sn合金腐蝕試驗后的微觀結(jié)構(gòu)圖序號類別腐蝕前重量（g）腐蝕后重量(g）腐蝕量(g)腐蝕速度(mg/cm2d)1#重力澆鑄20.11519.0631.0523.312#19.73618.7281.0083#19.86518.7511.1144#冷軋19.95819.6220.3361.035#19.86419.5230.3416#19.79119.4760.315 從上表中，我們可以看出，冷軋沖孔板柵的耐腐蝕能力比重力澆鑄高了大約3倍。不同不同加工方式下鉛錫合金腐蝕失重表加工方式下鉛錫合金腐蝕失重表(3)為解決活性物質(zhì)軟化問題，采用高達80kpa的裝配壓。(

4、2) 1mm薄型極板設(shè)計，極板比表面積遠遠高于普通電池。確保電池有良好的高倍率放電及高低溫性能。(4)采用圓形結(jié)構(gòu)設(shè)計，解決了殼體在高溫情況下，熱失控鼓脹而變形問題。 圓柱形單格設(shè)計使電池具有很好的機械性能。單格四壁受力均勻，當(dāng)內(nèi)部氣體壓力增大時，不會膨脹。同時可以承受較高的開閥壓力，卷繞電池的開閥壓力可以達到50kpa以上，平板電池只有10-20kpa，從而有效減少水分的流失，延長電池使用壽命。 平板AGM電池充電時，產(chǎn)生的氣體壓力會使 單格壁變形膨脹，長時間運行下去，電池最終會因此失效。下圖顯示出了這兩種結(jié)構(gòu)受力的差別。GASPRESSURE圓形結(jié)構(gòu)殼體與方形結(jié)構(gòu)殼體內(nèi)部受力后變化示意圖

5、超強的高倍率放電能力，最大放電倍率為18C10。 卓越的高低溫性能，可在-5575下工作。 良好的電池一致性，可實現(xiàn)多達10組以上并聯(lián)使用。 可以進行快速充電，40分鐘內(nèi)可充入95以上的電量。 長壽命，PSOC狀態(tài)下循環(huán)壽命可達3500次。 4 4、純鉛卷繞電池的性能特點、純鉛卷繞電池的性能特點 1）高溫浮充性能 按照YDT/799-2010標(biāo)準(zhǔn)，高溫浮充壽命可達到14次，而普通12V鉛酸電池一般只有6次，見圖所示：卷繞式純鉛電池的性能曲線卷繞式純鉛電池的性能曲線051015202530354045501234567891011121314153hr容量：Ah循環(huán)次數(shù)：折合壽命（年）60高溫加

6、速浮充壽命6-SPB-506-GFM-50表2 12V75Ah卷繞式純鉛電池短接試驗數(shù)據(jù)放電時間放出容量與首次容量比與額定容量比時分秒初始容量10371779.66100.00%106.2%第一次短接后10492181.17101.9%108.2%第二次短接后10422680.30100.8%107.1%第三次短接后10322179.0499.2%105.4%第四次短接后10273478.4498.5%104.6%第五次短接后10202677.5597.4%103.4%第六次短接后1033875.4594.7%100.6%第七次短接后1044875.694.9%100.8%第八次短接后9493

7、173.6992.5%98.3%第九次短接后9463673.3292.%97.8第十次短接后9411272.6591.2%96.9% 按照過放電檢測方法按照過放電檢測方法：以0.1C10(A)電流放電至0.1V(C10滿足要求)，短接(40m)24h，再用2.35V/單體恒壓限流0.1C10(A)充48h，構(gòu)成一個循環(huán)，連續(xù)進行五次循環(huán)后，對蓄電池進行0.1C10(A)電流放電，實放容量與初始實際容量（25時C10） 進行比較。雙登卷繞式純鉛電池經(jīng)過10次循環(huán)后，仍有首次容量的91.2%。 2）過放電恢復(fù)能力3）高低溫充放電性能6-SPB-756-SPB-75檢測方法：分別測試從40到70（-

8、40、-30、-20、-10、0、10、25、35、45、55、70）溫度下的5h率容量，以13A放電至10.8V，記錄放電時間溫度（）-40-30-20-100102535455570開路電壓（V）13.4113.4313.13113.16313.30713.52513.02113.22313.12513.14713.01放出容量（Ah）34.13846.11856.41168.68875.1177.75376.44382.53680.69179.87672.794放電時間2h37min3h33min4h20min5h17min5h47min5h55min5h52min6h21min6h12

9、min6h8min5h37min備注：每測一次容量前，都要保證樣品在該溫度下靜置不少于20小時充電：恒壓14.4V,限流15A，時長16h溫度()放電時間(min)-40157-30213-20260-103170347103552535235381453725536870337050100150200250300350400-40-30-20-100102535455570放電時間（min）溫度（）010020030040050010.511.011.512.012.513.013.514.0 電壓(V)放電時間(分鐘)第一次放電 第二次放電 第三次放電 4） 低溫充電能力 在-20 采用1

10、0h率放電到10.8V，同時在此溫度下以恒壓14.4V，限流0.2C進行充電12小時，連續(xù)進行3次，電池平均充電效率可達到95% 從圖中來看,電池在65高溫下采用14.1V連續(xù)充電70天,電流值仍保持在安全范圍內(nèi)（只有1/50C）,說明該電池在高溫下發(fā)生失水熱失控的可能性很小 5）高溫耐過充電性能 循環(huán)試驗方法循環(huán)試驗方法：1.用2I10放電2.5h，判斷斷開準(zhǔn)則：蓄電池電壓10.8V；2.恒壓14.1V，限流2I10充電70min， 2I10放電1h，判斷斷開準(zhǔn)則：蓄電池電壓11.5V，循環(huán),85次；3.恒壓14.8V,限流2I10充電18h；4.循環(huán)1-3 18次，檢一次容量。6）循環(huán)壽命

11、10.80011.00011.20011.40011.60011.80012.00012.20012.4000500100015002000250030003500電壓/V循環(huán)次數(shù)放電1h電壓實驗前第一次后 第二次后常溫10hr容檢10h36min9h58min9h7nmin電池重量/Kg17.817.76517.75電池內(nèi)阻/m3.082.852.9110.00010.50011.00011.50012.00012.5001101201301401501601電壓/V循環(huán)次數(shù)放電2h電壓實驗前第一次后常溫20hr容檢 20h21min 19h33min電池重量/Kg17.7317.56電池內(nèi)

12、阻/m3.013.2140下循環(huán)試驗方法：1.用5I20放電2h，判斷斷開準(zhǔn)則：蓄電池電壓10V；2.恒壓14.1V，限流5I20充電5h；3.循環(huán)1-2 360次，全檢一次容量。卷繞卷繞純純鉛電池一體化系統(tǒng)新產(chǎn)品介紹鉛電池一體化系統(tǒng)新產(chǎn)品介紹 1、卷繞純鉛電池交流一體化后備電源系統(tǒng)介紹 我公司卷繞純鉛電池交流一體化后備電源系統(tǒng)由室外防雨機柜、逆變器、卷繞純鉛電池、防雷系統(tǒng)等元器件組成，為直接為交流負(fù)載備電。 系統(tǒng)能提供RS232通信接口及干結(jié)點接口，便于實現(xiàn)遠程監(jiān)控和無人值守。 優(yōu)點： 1、系統(tǒng)配置卷繞純鉛電池 卓越的高低溫性能，可在-5575下工作。 無游離電解液，可任意方向放置工作。 可

13、以進行快速充電，40分鐘內(nèi)可充入95以上的電量。 極高的耐小電流深放電能力。 與鋰電相比具有較低的價格和可靠的安全性。 優(yōu)點： 2、針對鉛酸蓄電池開發(fā)的有智能管理功能的UPS 10KVA以下UPS仍具有獨立的浮充和均充功能。 針對卷繞電池，允許大電流快速充電模塊，可實現(xiàn)0.3C10 充電。 自啟動功能設(shè)計：電池欠壓保護后，市電來電能自啟動開機輸出同時對電池組充電。 智能化控制設(shè)計：通過智能化MCU控制核心技術(shù)，產(chǎn)品智能化程度高，UPS輸出頻率、輸出電壓、旁路輸出電壓均可通過軟件設(shè)置； 重過流保護：UPS可對負(fù)載進行三重判別，依輕程度進行處理，增強UPS市電適應(yīng)性和抗負(fù)載沖擊能力，保證用戶設(shè)備和

14、UPS安全運行。 輸入過電壓保護：靈敏的電壓感知和專門的切換開關(guān)，避免電網(wǎng)的高壓威脅用戶設(shè)備的安全。 溫度環(huán)境設(shè)計：自動溫控設(shè)計，尤其是低溫啟動和高溫帶載，保證UPS在-3055溫度范圍能正常運行工作； 自啟動功能設(shè)計：電池欠壓保護后，市電來電能自啟動開機輸出同時對電池組充電； 風(fēng)機自動調(diào)節(jié)設(shè)計：風(fēng)機的速度可以根據(jù)溫度進行自動調(diào)節(jié)，使風(fēng)機的使用壽命更長。 控制線路防塵、防潮、防鹽、防腐蝕設(shè)計：對控制線路用特殊材料進行涂敷處理，進氣口增加防塵網(wǎng)。 防盜設(shè)計：根據(jù)需求可直接采用地腳固定安裝，也可采用壁掛安裝，門鎖密封。 用戶：河北電信地點：石家莊某小區(qū)電池規(guī)格：48V50Ah使用方式：一體化電源使

15、用時間：2013.7 雙登集團通過自主開發(fā)，已獲得授權(quán)發(fā)明專利2項，實用新型專利9項，申請公開發(fā)明專利4項，并建立了自動化批量生產(chǎn)線。1 1、在室外電源系統(tǒng)中的應(yīng)用。主要優(yōu)勢、在室外電源系統(tǒng)中的應(yīng)用。主要優(yōu)勢: : 二、應(yīng)用場景案例二、應(yīng)用場景案例 與普通鉛蓄電池的使用方式通用，節(jié)約成本與普通鉛蓄電池的使用方式通用，節(jié)約成本 惡劣條件下高安全性和可靠性惡劣條件下高安全性和可靠性 -5-35溫度范圍內(nèi)，壽命變動小于5%用戶：杭州移動地點：假日之星酒店電池規(guī)格：48V50Ah使用方式：戶外一體化電源使用時間：2009.8用戶：浙江聯(lián)通地點：海寧皮革城電池規(guī)格：48V75Ah使用方式：戶外一體化電源

16、使用時間：2010.6用戶：湖南移動地點：婁底某站電池規(guī)格：48V75Ah2使用方式：戶外一體化電源地埋式應(yīng)用使用時間：2011.3用戶：廣西梧州聯(lián)通地點：譚未陶瓷廠電池規(guī)格：48V75Ah3使用方式：戶外山頂簡易基站使用時間：2012.3用戶：黑龍江移動地點：哈爾濱某小區(qū)電池規(guī)格：48V75Ah使用方式：一體化電源使用時間：2012.10 產(chǎn)品性價比分析產(chǎn)品性價比分析方案一普通電池+空調(diào)方案二普通電池方案三純鉛卷繞電池方案四通信用鋰離子電池系統(tǒng)項目48V50Ah48V50Ah48V50Ah48v50Ah電池組規(guī)格采購費用(元)1600160022008000年費用(元)32064044080

17、0空調(diào)采購費用(元)5000年度折舊費用(元)500電費6000使用壽命(年)52.5510年度總費用(元)6820640440800從上表可以看出，純鉛卷繞電池用于戶外一體化電源性價比最高。 卷繞電池具有更平穩(wěn)的高輸出電壓，更高的功率密度。因為電池極低的內(nèi)阻，不管是中倍率放電還是高倍率放電都表現(xiàn)出平穩(wěn)的高輸出電壓。在高功率應(yīng)用時，放電時間比同容量普通電池高1倍以上。同時電池還可以進行快速充電，40分鐘內(nèi)可充入95以上的電量。是市場上唯一實現(xiàn)快速充電的鉛酸電池。 由于電池的以上特點，電池也可以廣泛應(yīng)用于各種備電時間在30分鐘以下的高功率型UPS。并可也將電池的額定容量減少20%，實現(xiàn)資源的保護

18、。45分鐘分鐘 = 95%電量電量2.2.高功率高功率UPSUPS應(yīng)用應(yīng)用例：系統(tǒng)輸入功率用求為86.1KW，電壓的范圍是365V473V。選定溫度為25，供電時間為5分鐘。計算如下：計算如下：單體電池數(shù)量=473V/12.5V=35節(jié)單體電池的最低電壓=357V/35節(jié)=10.4V/節(jié)單體電池的功率=40.1KW/35節(jié)=2460W/節(jié)因此我們可從相應(yīng)電池恒功率放電表中找出相應(yīng)電池：舉例說明舉例說明普通UPS電池的恒功率放電數(shù)據(jù)表 卷繞電池的恒功率放電數(shù)據(jù)表 從上表數(shù)據(jù)來看如選用普通UPS電池，型號為12V100Ah，數(shù)量35只，電池體積為434511cm3，重量為1067.5kg。 如選用

19、卷繞電池，型號為12V50Ah，數(shù)量35只，電池體積為338520cm3，為普通UPS電池的77.9%，重量為630kg，為普通UPS電池的59%。經(jīng)濟性對比：1.從電池價格上看12V100AhUPS電池與12V50Ah卷繞相近，但所帶來的利潤完全不同。2.使用卷繞電池降低了系統(tǒng)對承重的要求。3.使用卷繞電池減少了電池柜數(shù)量，降低了系統(tǒng)成本。用戶：科華地點：福建連城電池規(guī)格：348V75Ah3使用方式：高功率UPS使用時間：2010.11用戶:國家電網(wǎng)地點：揚州智谷電池規(guī)格：600V75Ah18使用方式：大功率UPS使用時間：2012.93.3.油機起動應(yīng)用油機起動應(yīng)用12V50Ah卷繞電池取

20、代了原有的12V200Ah電池柴油機12V92TA 540Hp起動性能優(yōu)于200安時富液電池?zé)o需注水僅重17.2公斤，大小和重量僅為原來200安時富液電池的三分之一三、產(chǎn)品的使用與維護要求產(chǎn)品的使用與維護要求 卷繞電池的通信備用參數(shù)設(shè)置同常規(guī)AGM保持一致，維護周期相同。產(chǎn)品的使用與維護要求參數(shù)雙登電池具體參數(shù)浮充電壓13.5V均充電壓14.10V充電限流0.40C10A高壓警告值57V（14.25V/只）低壓警告值45V（11.25V/只）電池溫度補償系數(shù)-18mV/只電池溫度過度35LVDS脫離電壓44VLVDS復(fù)位電壓47V參數(shù)雙登電池具體參數(shù)48V系統(tǒng)蓄電池組復(fù)位工作電壓48V（防止由

21、于蓄電池電壓多次反彈，達到工作電壓繼續(xù)工作造成蓄電池深度過放電）均充周期6個月周期均充時間10h浮充轉(zhuǎn)均充條件50mA/Ah（并聯(lián)時50mA/Ah電池組并聯(lián)數(shù)）停電均充時間110h退出均充條件10mA/Ah（并聯(lián)時10mA/Ah電池組并聯(lián)數(shù)） 產(chǎn)品的使用與維護要求停電時的使用要求停電時的使用要求1.蓄電池因事故放電在沒有按照要求補充足電的情況下，如果基站又停電，一般情況不允許由蓄電池繼續(xù)供電，如果繼續(xù)使用將會由于過放電引起蓄電池壽命縮短。2.一次停電累計放出電量在50%-80%時，均充轉(zhuǎn)浮充后，浮充時間不少于48h，一天內(nèi)停電數(shù)次，但累計放電總?cè)萘吭?0%以下，均充轉(zhuǎn)浮充后，浮充時間不少于24

22、h。如果充電時間不足會造成蓄電池容量虧損，影響蓄電池壽命。3.供電條件較好的基站，每6個月進行一次保護性C10容量放電（放電深度在50%），放電后及時充足電。4.對于停電頻繁，停電時間較長的基站，應(yīng)配備油機等輔助供電設(shè)備。當(dāng)蓄電池放電深度達到80%以上，市電沒有恢復(fù)供電時，采用油機為基站設(shè)備供電和對蓄電池及時補充電。四、產(chǎn)品的后方保障我公司已建立了國內(nèi)第一條純鉛卷繞電池自動化生產(chǎn)線，設(shè)備定位為全世界最先進的鉛酸蓄電池生產(chǎn)設(shè)備。從美國購置連鑄生產(chǎn)線，意大利CMW連續(xù)雙面涂片機；德國進口全自動真空注酸機；智能化成充放電機；配套自行設(shè)計的自動卷繞機、無動力全密封化成線、自動包裝線等設(shè)備。目前可以實現(xiàn)

23、每日單班產(chǎn)能330只。產(chǎn)品的后方保障-產(chǎn)能及質(zhì)量控制水平卷繞電池制作流程圖配 酸涂 片裁 片極群卷繞固化干燥端子膠封打 碼氣密性檢測端子焊接熱 封注 酸化 成倒標(biāo)識膠大電流檢測清 洗板柵連鑄制 粉和 膏極群焊接入 庫制 水連軋連沖穿 壁 焊卷繞電池的現(xiàn)行工藝及質(zhì)量控制點1、鑄片連軋連沖 卷繞電池正板柵采用連軋連沖方式制作，將澆鑄的鉛板壓延成需要厚度，再連續(xù)沖出網(wǎng)格。此制作工藝制作的板柵，晶體比較致密，具有較強的抗腐蝕性。連續(xù)澆鑄 卷繞電池負(fù)板柵采用連續(xù)澆鑄的方式制作。卷繞電池的現(xiàn)行工藝及質(zhì)量控制點2、涂片 上道工序制作好的板柵，通過連涂設(shè)備涂上活性物質(zhì)，并覆膜。此制作工藝制作的極板，厚度均勻，

24、極板一致性好。卷繞電池的現(xiàn)行工藝及質(zhì)量控制點3、裁片 連涂好的極板，裁剪出需要長度，并沖出極耳部分。卷繞電池的現(xiàn)行工藝及質(zhì)量控制點4、極群卷繞 將正、負(fù)極板卷繞起來，這正是卷繞電池名稱的由來。公司與設(shè)備供方聯(lián)合研發(fā)的自動卷繞機，可以精確控制卷繞壓力，這直接影響電池裝配的緊密性，對電池的振動性能起到至關(guān)重要的作用。卷繞電池的現(xiàn)行工藝及質(zhì)量控制點5、極群鑄焊 將極群的極耳焊上導(dǎo)電的匯流排、極柱等部件。 卷繞電池的現(xiàn)行工藝及質(zhì)量控制點6、 穿壁焊 將焊接后極群匯流排焊接起來。焊接后的內(nèi)阻測試設(shè)備會對每個焊點進行內(nèi)阻測試，自動剔除焊接不良的電池。 卷繞電池的現(xiàn)行工藝及質(zhì)量控制點7、熱封 通過熱板將上蓋

25、與桶體的結(jié)合面融化，融化后壓合上蓋及桶體，待塑料冷卻后形成一個整體電池外殼，起到密封作用。同樣熱封后的電池會通過自動氣密性測試設(shè)備進行氣密性檢測，對不合格的電池生產(chǎn)線也會自動剔除。 卷繞電池的現(xiàn)行工藝及質(zhì)量控制點8、注酸與化成 組裝好的電池注入一定量的電解液并進行不同階段的充放電。卷繞電池的現(xiàn)行工藝及質(zhì)量控制點卷繞電池的現(xiàn)行工藝及質(zhì)量控制點關(guān)鍵工序生產(chǎn)視頻產(chǎn)品的后方保障-第三方認(rèn)證及檢測泰爾認(rèn)證證書（YD/T799-2010）產(chǎn)品的后方保障-第三方認(rèn)證及檢測無錫質(zhì)檢所檢測報告證書 產(chǎn)品的后方保障-政府支持科技部2012年政策引導(dǎo)類新產(chǎn)品計劃產(chǎn)品的后方保障-政府支持年產(chǎn)50萬kWh卷繞電池項目列入國家發(fā)改委產(chǎn)業(yè)振興和技術(shù)改造項目，建成了世界一流的鉛蓄電池生產(chǎn)線。產(chǎn)品的后方保障-政府支持基于連鑄連軋工