磷酸铁锂离子电池由正、负极板(正极活性物质为磷酸铁锂,负极活性物质为石墨)、隔膜、电解质、极耳和铝塑膜外壳组成。正负极板是电化学反应的区域,隔膜、电解质供应Li+的传输通道,通过化成等工艺处理后电池极板表面会形成一层致密的SEI膜(也叫固体电解质界面膜),极耳起到引导电流的用途。正极活性物质是磷酸铁锂,为橄榄石结构,其空间和内部结构如图7所示。
磷酸铁锂与导电剂、粘结剂以一定的比例混合,涂覆在铝箔上构成正极,负极活性物质通常是石墨类材料,通过粘结剂附着在铜箔上。正负极之间用聚乙烯隔膜(或者是聚丙烯和聚乙烯复合隔膜)隔开,防止电池短路。隔膜是一种多孔结构的薄膜,充放电过程中Li+可以通过其孔隙,而电子e-不能通过。电池的电解液是六氟磷酸锂有机溶剂。
梯次磷酸铁锂离子电池的管理系统
电池管理系统重要用于对蓄电池充电过程和放电过程进行管理,提高蓄电池使用寿命,并为用户供应相关信息的电路系统总称。
电池管理系统BMS,由监测、保护电路、电气、通讯接口、热管理装置等组成,是电池保护和管理的核心组成部分,不仅要保证电池安全可靠的使用,而且要充分发挥电池的性能和延长使用寿命,作为通信用的后备能源,管理系统在开关电源和电池之间起到一个重要桥梁用途。对电池管理系统的要求必须符合通信电源供电系统的要求,所以电池管理系统的安全管理模式对电池的安全性至关重要。电池管理系统重要包括数据采集单元、计算以及控制单元、均衡单元、控制执行单元和通讯单元等。电池管理系统示意图如图8所示。BMS在基站间歇式的供电曲线图如图9所示。
恒流-恒压充电阶段:充电限制电压控制(电池单体3.7V,电池组59.2V);
间歇式补充电阶段:开路静置,容量减少X%SOC(其中X取值在75～95之间)时,重新进入补充电状态,补充电方式也遵循恒流-恒压充电方式;
在开路静置状态时,若交流电停电,BMS应能控制电池组无延迟进入放电状态。
即T1和T3为充电过程,T1为恒流-恒压充电阶段,T3为间歇式补充电阶段;T2为电池组开路静置阶段;T4为电池组放电过程。
