葉煥英

摘 要：近兩年來，磷酸鐵鋰電池進入一個新的快速增長周期，其應(yīng)用的范圍和程度不斷擴大。特別是今年初國家針對新能源汽車的政策性補貼正式啟動后，新能源車的種類和數(shù)量將快速增長。今后，鐵鋰電池必將在新能源車、通訊儲能、電動船舶、 調(diào)峰電廠等方面的發(fā)展更加迅猛。

關(guān)鍵詞 ：鐵鋰電池;新能源;通訊;應(yīng)用

1、引言

隨著當(dāng)今社會的快速發(fā)展，能源危機不斷上升，環(huán)保要求越來越高。因而亟需環(huán)保低碳的新能源動力電池，而鋰離子電池符合當(dāng)代需求，其質(zhì)輕、功率高、應(yīng)用范圍廣、續(xù)航里程長等特點，已經(jīng)成為當(dāng)前新能源電池的主要角色。特別是磷酸鐵鋰電池，在經(jīng)濟環(huán)保方面的表現(xiàn)尤為突出，其安全性高、循環(huán)壽命長、成本低，應(yīng)用廣泛，已成為我國動力能源主要來源。其中，在新能源車的應(yīng)用占比最多，在通信儲能，電動船舶，調(diào)峰電廠方面的應(yīng)用也很多。

2、鐵鋰電池在新能源車方面的應(yīng)用

2.1 在新能源汽車領(lǐng)域的應(yīng)用

去年以來 ，鐵鋰電池的應(yīng)用市場逐漸回暖，獲得一個新增長周期，特別是去年寧德時代與特斯拉“無鈷電池”的合作，讓鐵鋰電池重獲新春，其電動車搭載用鐵鋰電池將鐵鋰電池的應(yīng)用市場迅再一次強勢推開。受國產(chǎn)多款鐵鋰電池電動車型銷量大的影響，鐵鋰電池在車用市場的裝機量大增。據(jù)行業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2020年我國鐵鋰電池總銷售額同比增長49.2% ，在不同動力電池類型中，鐵鋰電池唯一實現(xiàn)了同比增長。2021年初，國家針對新能源汽車的政策性補貼正式啟動，給新能源車指明了方向。從主體趨勢看，新能源車已經(jīng)借由國家政策為推手，向市場需求的方向發(fā)展。從國內(nèi)的產(chǎn)業(yè)布局來看，以寧德時代為首的國內(nèi)電池企業(yè)都在進行鐵鋰電池的產(chǎn)能提高建設(shè)。從總體看，隨著各大新能源車加快推出鐵鋰電池車型，電池企業(yè)的制造成本將進一步降低，鐵鋰電池在新能源汽車的競爭優(yōu)勢將更加凸顯。

2.2在電動自行車領(lǐng)域的應(yīng)用

鐵鋰電池在電動自行車領(lǐng)域的應(yīng)用取得了很好的成績。因其輕便快捷，國內(nèi)兩輪電動車的銷量不斷走高。特別是在共享經(jīng)濟的持續(xù)影響下，共享電動自行車大量投放市場，其產(chǎn)銷量再一次走高。在寧德時代等龍頭企業(yè)與共享電動單車企業(yè)的合作帶動下，鐵鋰電池的產(chǎn)銷量明顯增加，一些原本以三元電池、錳酸鋰電池為主的自行車電池企業(yè)轉(zhuǎn)攻鐵鋰電池，近年來鐵鋰電池在市場上的占比還將大幅增加。特別是在持續(xù)影響下，人們的消費方式和出行方式發(fā)生了改變，同城快遞、共享單車的需求量大幅上升，電動自行車便捷、清潔的優(yōu)點，成為民眾最喜愛的交通工具之一。

2.3 在重型車領(lǐng)域的應(yīng)用

鐵鋰電池在重型車上的應(yīng)用也在不斷拓展。許鵬、張華堂等[1]響應(yīng)環(huán)保要求，為了減少井下作業(yè)時傳統(tǒng)用油裝載重型卡車的尾氣排放污染，提出了礦井用電動寬體車的新型動力系統(tǒng)方案。該方案通過采用純電動配套裝置代替采用傳統(tǒng)燃油的動力方式，而新方案的動力電池就是選用當(dāng)今熱門的鐵鋰電池。該新型動力系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)使用過程中能量的循環(huán)再利用，再下坡需要制動的時侯通過回收能量給電池進行充電，而在平路或上坡時通過放電提供前進的動能，緊扣當(dāng)今環(huán)保主題，達到節(jié)能減排的目的。通過工信部最新公示的一批《道路機動車輛生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品公告》顯示，采用新能源的物流專用車型中由16款是重型卡車，而其中有10款搭載的是鐵鋰電池動力系統(tǒng)。目前，電動重型卡車已經(jīng)憑借優(yōu)越的經(jīng)濟性，被越來越多的領(lǐng)域所采用，例如鐵路、港口、鋼鐵廠等。

2.4在其他領(lǐng)域動力車型的應(yīng)用

代偉等[2]通過鐵鋰電池與傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池在軌道交通運輸中的應(yīng)用進行對比，通過北京地鐵8號線進行改造實驗，采用高安全浮充式防火型鐵鋰電池替換原有鉛酸蓄電池，通過實際效果對比分析，為軌道交通運輸用動力電池提供了新的途徑。鐵鋰電池的安全性高，在出現(xiàn)電池變形損壞的嚴(yán)重情況下，也不會發(fā)生冒煙起火等危險事故。而且鐵鋰電池的體積小，占地面積僅僅是傳統(tǒng)蓄電池的67%，重量也只有傳統(tǒng)蓄電池的34%，因其質(zhì)輕體積小，機房狹小空間內(nèi)的利用率和美觀度大大提升。

為了降低在隧道施工過程中對環(huán)境的污染，同時給施工作業(yè)人員提供一個相對健康的作業(yè)環(huán)境，楊君華等[3]人創(chuàng)新采用新能源牽引機車——鋰電池牽引機。通過45t 鋰電池牽引機車進行試驗，在長大隧道中的測試結(jié)果顯示，在不同試驗數(shù)據(jù)下，其牽引力強，充電快捷，續(xù)航能力強，運行速度快，滿足長大隧道的要求。且鋰電池的熱穩(wěn)定性比傳統(tǒng)電池好，滿足不同地區(qū)高寒高熱氣候的需求;整車不但在制動系統(tǒng)方面呈現(xiàn)出安全可靠，靈敏便捷的特性，而且節(jié)能環(huán)保無污染，經(jīng)濟性好，推廣價值高。

3、在電動船舶領(lǐng)域的應(yīng)用

侯錦福等[4]對動力鋰電池展開參數(shù)分析，并對鋰電池在電動船舶的應(yīng)用進行實例研究。實例通過“深海01”輪進行“柴油發(fā)電機組+動力電池組”進行實驗研究。通過試驗，該試驗船最終滿足了預(yù)先規(guī)定的速度和航行時間的要求（純動力電池下航速7 海里/時穩(wěn)定行駛時長≥2小時），以及兩個動力機組并用時全功率運行穩(wěn)定的要求，在航行試驗過程中沒有發(fā)生任何安全性故障或報警，表明該動力電池系統(tǒng)符合設(shè)計相關(guān)要求。

而今電力系統(tǒng)已經(jīng)在船舶領(lǐng)域快速推廣。相比傳統(tǒng)燃油的成本，鐵鋰電芯在船舶領(lǐng)域已凸顯其經(jīng)濟性。安全性方面 ，鐵鋰電池使船舶在加速啟動時更好操控，也具備在船舶領(lǐng)域應(yīng)用的其它配套技術(shù)條件。鐵鋰電池具有安全性高、成本低、性能均衡、壽命長等諸多優(yōu)點，可成為當(dāng)今船舶動力的最優(yōu)系統(tǒng)。

4、在通訊領(lǐng)域的應(yīng)用

鉛酸蓄電池工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用早、技術(shù)成熟，因其性能相對穩(wěn)定、應(yīng)用廣泛，但其鉛污染的風(fēng)險較高，容易造成環(huán)境污染，危害人體健康;且其本身體積大，容易浪費緊缺的空間資源，本身質(zhì)量高顯笨重等因素，對通訊行業(yè)的機房選址和機房改造形成限制性約束;其能量密度較低，在增加其容量時，占地面積也不可避免地相應(yīng)增大，而當(dāng)下流行的5G 基站功耗是 4G 的 3 倍，因此傳統(tǒng)蓄電池想要滿足 5G 基站的電源要求很難。鐵鋰電池的能量密度雖然也不高，但其質(zhì)輕、體積小、放電功率高等優(yōu)勢，能夠機房節(jié)省空間;同時，因為鐵鋰電池溫度適應(yīng)性較強，循環(huán)次數(shù)高等性能優(yōu)點，可以通過適當(dāng)調(diào)高機房的工作溫度，節(jié)省機房內(nèi)制冷設(shè)備的耗電量。

去年上半年，中國移動和中國鐵塔等企業(yè)先后對5G 基站的備用電源——儲能鐵鋰電池項目進行對外招標(biāo)。預(yù)計未來兩年間，5G 基站的備用電源需求量將大增。近年來國內(nèi)將新建以及改造近 1500萬個左右的基站，5G 基站儲能用鐵鋰電池的需求達155 GWh，市場價值很客觀。

5、在調(diào)峰電廠領(lǐng)域的應(yīng)用

為解決傳統(tǒng)火電機組引起污染環(huán)境、能源耗費大等問題，風(fēng)能、光能、潮汐能等新能源已分別引進發(fā)電領(lǐng)域。但是這類新能源的發(fā)電存在隨機性、間歇性等不可控因素，伴隨著日益增大的裝機量，電網(wǎng)調(diào)頻需要儲備的電容量不足的問題越來越明顯。段志鵬等[5]利用作為新型的儲能技術(shù)的鐵鋰電池具備反應(yīng)快、功率輸出可調(diào)性強，調(diào)節(jié)方向易操控等特點，將其與常規(guī)調(diào)損技術(shù)結(jié)合使用，使其成為電網(wǎng)調(diào)頻的可靠輔助手段。通過實際調(diào)峰過程控制曲線進行比較可以得到，利用鐵鋰電池進行儲能整合過的合力曲線明顯比傳統(tǒng)機組單力曲線要好，合并儲能系統(tǒng)可以進行快速有效的修正和補償與 AGC 指令之間存在的偏差。AGC 指令臨時更新時，合并儲能系統(tǒng)在 1s 內(nèi)即可完成相應(yīng)的調(diào)整和控制，在指令反向調(diào)節(jié)變化的過程中，其優(yōu)良的特性和良好的修正效果更加凸顯。

6、 結(jié)語

隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，環(huán)保節(jié)能的要求越來越高，鐵鋰電池由于其獨特的優(yōu)越性能，是目前能同時滿足環(huán)保節(jié)能和經(jīng)濟發(fā)展雙需求的理想動力電源。在動力系統(tǒng)的不斷更新迭代中，陸上交通運輸?shù)娜骐妱踊髣莶豢赡?船舶動力電動化也加速推進，儲能領(lǐng)域，調(diào)成電廠也會成為鐵鋰電池的后繼大戰(zhàn)場，鐵鋰電池會在這些領(lǐng)域大放異彩。國家在其研發(fā)技術(shù)上投入了大量的資源，將來必將得到更大的發(fā)展空間。當(dāng)然，隨著產(chǎn)銷量的大量增加，回收再利用問題也得到了相應(yīng)的重視。

參考文獻：

[1]徐鵬，張華堂.新型礦用純電動寬體車動力系統(tǒng)設(shè)計[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2019，3（3）

[2]代偉，張斌，陳林.磷酸鐵鋰電池在城市軌道交通中的應(yīng)用[J].都市快軌交通，2021，34（4）

[3]楊軍華.新能源鋰電池牽引機車在長達隧道施工中的應(yīng)用[J].中國設(shè)備工程，2021，04（03）

[4]侯錦福，張樺育.電力推進船舶的鋰電池應(yīng)用[J].技術(shù)交流，2021，03（008）

[5]段志鵬，韓冰.磷酸鐵鋰電池儲能系統(tǒng)在調(diào)峰電廠中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2021，28（06）