雙登磷酸鐵鋰蓄電池是以磷酸鐵鋰作為電池的正極,由鋁箔與電池正極連接,中間是聚合物的隔膜,把電池正極與負極隔開,鋰離子可以通過而電子則不能通過;以碳或石墨作為電池負極,由銅箔與電池的負極連接。電池內部充有電解液,外部由金屬外殼密閉封裝。磷酸鐵鋰電池在安全性上相對鋰錳電池及鋰鎳電池已有極大的提高,但是不具備在變電站進行浮充應用的條件。
制約高容量鋰離子電池在變電站等安全性要求高的場合推廣使用的重要因素是其在過熱、過充、過放、短路、振動、擠壓等條件下會出現著火、爆炸乃至人員受傷等。雙登蓄電池集團技術部在對鋰離子電池的過充試驗中表明,在過充條件下負極由鋰離子的嵌入反應變成鋰金屬在負極表面的沉積,溶劑被氧化,金屬鋰與溶劑隨著電池溫度的升高發生反應著火,并伴隨著電解液的分解,產生爆炸條件。
雙登磷酸鐵鋰蓄電池在變電站通常安裝在專用的電池室內,應用環境較好,不會出現過熱、振動、擠壓、短接電池的情況,因此其應用安全性的關鍵在于不能出現過充及過放。
變電站電池組是由多節單體電池串聯組成,單體之間的不一致性會導致在充電過程中各單體的充電電壓存在差距,如果沒有進行任何的均衡措施,單體之間的差異逐漸增大,最終導致個別單體過充、溫度過高等故障,造成整組電池使用壽命縮減,甚至報廢爆炸等。
電池管理系統理論上可以解決磷酸鐵鋰電池在浮充應用條件下過充電問題,但是實際上目前主流的電池管理系統廠家都是采用電阻放電來避免過充,在長期浮充條件下,電池管理系統長時間處于發熱狀態,反而成為一個巨大的安全隱患。
本文對雙登磷酸鐵鋰蓄電池進行充電控制,在電池充滿電的情況下進行熱備份,既能避免磷酸鐵鋰電池過充電,同時又保障磷酸鐵鋰電池履行后備電源的職責,在交流失電的情況下無縫對直流負載供電。
鋰離子電池應用領域主要是電子器件如相機、手機、筆記本電腦等電池容量較小的場合,對于電動汽車、變電站等大容量高電壓等級的場合,需要將成百上千電池串并聯后應用,則發生安全問題的概率會增加,且對電池的一致性及電池管理系統的要求更高。
大容量磷酸鐵鋰電池的應用仍處于起步階段,市場上已成規模化生產的單體容量為50AH,也可以定制100AH及以上更大容量的電池,但是單體容量越大,安全系數越低。變電站按規程設計單體電池模塊容量一般是在300AH以上,與直接用300AH以上單體串聯應用以及18650或者26650電芯串并聯應用相比,采用性能相對穩定的單體容量為50AH的電池進行串并聯組合的拓撲結構,具有更高的安全性。