磷酸鐵鋰離子電池由正、負極板(正極活性物質為磷酸鐵鋰,負極活性物質為石墨)、隔膜、電解質、極耳和鋁塑膜外殼組成。正負極板是電化學反應的區域,隔膜、電解質供應Li+的傳輸通道,通過化成等工藝處理后電池極板表面會形成一層致密的SEI膜(也叫固體電解質界面膜),極耳起到引導電流的用途。正極活性物質是磷酸鐵鋰,為橄欖石結構,其空間和內部結構如圖7所示。

磷酸鐵鋰與導電劑、粘結劑以一定的比例混合,涂覆在鋁箔上構成正極,負極活性物質通常是石墨類材料,通過粘結劑附著在銅箔上。正負極之間用聚乙烯隔膜(或者是聚丙烯和聚乙烯復合隔膜)隔開,防止電池短路。隔膜是一種多孔結構的薄膜,充放電過程中Li+可以通過其孔隙,而電子e-不能通過。電池的電解液是六氟磷酸鋰有機溶劑。

梯次磷酸鐵鋰離子電池的管理系統

電池管理系統重要用于對蓄電池充電過程和放電過程進行管理,提高蓄電池使用壽命,并為用戶供應相關信息的電路系統總稱。

電池管理系統BMS,由監測、保護電路、電氣、通訊接口、熱管理裝置等組成,是電池保護和管理的核心組成部分,不僅要保證電池安全可靠的使用,而且要充分發揮電池的性能和延長使用壽命,作為通信用的后備能源,管理系統在開關電源和電池之間起到一個重要橋梁用途。對電池管理系統的要求必須符合通信電源供電系統的要求,所以電池管理系統的安全管理模式對電池的安全性至關重要。電池管理系統重要包括數據采集單元、計算以及控制單元、均衡單元、控制執行單元和通訊單元等。電池管理系統示意圖如圖8所示。BMS在基站間歇式的供電曲線圖如圖9所示。

恒流-恒壓充電階段:充電限制電壓控制(電池單體3.7V,電池組59.2V);

間歇式補充電階段:開路靜置,容量減少X%SOC(其中X取值在75～95之間)時,重新進入補充電狀態,補充電方式也遵循恒流-恒壓充電方式;

在開路靜置狀態時,若交流電停電,BMS應能控制電池組無延遲進入放電狀態。

即T1和T3為充電過程,T1為恒流-恒壓充電階段,T3為間歇式補充電階段;T2為電池組開路靜置階段;T4為電池組放電過程。