铁锂电池的应用概述

叶焕英

摘 要：近两年来，磷酸铁锂电池进入一个新的快速增长周期，其应用的范围和程度不断扩大。特别是今年初国家针对新能源汽车的政策性补贴正式启动后，新能源车的种类和数量将快速增长。今后，铁锂电池必将在新能源车、通讯储能、电动船舶、 调峰电厂等方面的发展更加迅猛。

关键词 ：铁锂电池;新能源;通讯;应用

1、引言

随着当今社会的快速发展，能源危机不断上升，环保要求越来越高。因而亟需环保低碳的新能源动力电池，而锂离子电池符合当代需求，其质轻、功率高、应用范围广、续航里程长等特点，已经成为当前新能源电池的主要角色。特别是磷酸铁锂电池，在经济环保方面的表现尤为突出，其安全性高、循环寿命长、成本低，应用广泛，已成为我国动力能源主要来源。其中，在新能源车的应用占比最多，在通信储能，电动船舶，调峰电厂方面的应用也很多。

2、铁锂电池在新能源车方面的应用

2.1 在新能源汽车领域的应用

去年以来 ，铁锂电池的应用市场逐渐回暖，获得一个新增长周期，特别是去年宁德时代与特斯拉“无钴电池”的合作，让铁锂电池重获新春，其电动车搭载用铁锂电池将铁锂电池的应用市场迅再一次强势推开。受国产多款铁锂电池电动车型销量大的影响，铁锂电池在车用市场的装机量大增。据行业统计数据显示，2020年我国铁锂电池总销售额同比增长49.2% ，在不同动力电池类型中，铁锂电池唯一实现了同比增长。2021年初，国家针对新能源汽车的政策性补贴正式启动，给新能源车指明了方向。从主体趋势看，新能源车已经借由国家政策为推手，向市场需求的方向发展。从国内的产业布局来看，以宁德时代为首的国内电池企业都在进行铁锂电池的产能提高建设。从总体看，随着各大新能源车加快推出铁锂电池车型，电池企业的制造成本将进一步降低，铁锂电池在新能源汽车的竞争优势将更加凸显。

2.2在电动自行车领域的应用

铁锂电池在电动自行车领域的应用取得了很好的成绩。因其轻便快捷，国内两轮电动车的销量不断走高。特别是在共享经济的持续影响下，共享电动自行车大量投放市场，其产销量再一次走高。在宁德时代等龙头企业与共享电动单车企业的合作带动下，铁锂电池的产销量明显增加，一些原本以三元电池、锰酸锂电池为主的自行车电池企业转攻铁锂电池，近年来铁锂电池在市场上的占比还将大幅增加。特别是在持续影响下，人们的消费方式和出行方式发生了改变，同城快递、共享单车的需求量大幅上升，电动自行车便捷、清洁的优点，成为民众最喜爱的交通工具之一。

2.3 在重型车领域的应用

铁锂电池在重型车上的应用也在不断拓展。许鹏、张华堂等[1]响应环保要求，为了减少井下作业时传统用油装载重型卡车的尾气排放污染，提出了矿井用电动宽体车的新型动力系统方案。该方案通过采用纯电动配套装置代替采用传统燃油的动力方式，而新方案的动力电池就是选用当今热门的铁锂电池。该新型动力系统能够实现使用过程中能量的循环再利用，再下坡需要制动的时侯通过回收能量给电池进行充电，而在平路或上坡时通过放电提供前进的动能，紧扣当今环保主题，达到节能减排的目的。通过工信部最新公示的一批《道路机动车辆生产企业及产品公告》显示，采用新能源的物流专用车型中由16款是重型卡车，而其中有10款搭载的是铁锂电池动力系统。目前，电动重型卡车已经凭借优越的经济性，被越来越多的领域所采用，例如铁路、港口、钢铁厂等。

2.4在其他领域动力车型的应用

代伟等[2]通过铁锂电池与传统的铅酸蓄电池在轨道交通运输中的应用进行对比，通过北京地铁8号线进行改造实验，采用高安全浮充式防火型铁锂电池替换原有铅酸蓄电池，通过实际效果对比分析，为轨道交通運输用动力电池提供了新的途径。铁锂电池的安全性高，在出现电池变形损坏的严重情况下，也不会发生冒烟起火等危险事故。而且铁锂电池的体积小，占地面积仅仅是传统蓄电池的67%，重量也只有传统蓄电池的34%，因其质轻体积小，机房狭小空间内的利用率和美观度大大提升。

为了降低在隧道施工过程中对环境的污染，同时给施工作业人员提供一个相对健康的作业环境，杨君华等[3]人创新采用新能源牵引机车——锂电池牵引机。通过45t 锂电池牵引机车进行试验，在长大隧道中的测试结果显示，在不同试验数据下，其牵引力强，充电快捷，续航能力强，运行速度快，满足长大隧道的要求。且锂电池的热稳定性比传统电池好，满足不同地区高寒高热气候的需求;整车不但在制动系统方面呈现出安全可靠，灵敏便捷的特性，而且节能环保无污染，经济性好，推广价值高。

3、在电动船舶领域的应用

侯锦福等[4]对动力锂电池展开参数分析，并对锂电池在电动船舶的应用进行实例研究。实例通过“深海01”轮进行“柴油发电机组+动力电池组”进行实验研究。通过试验，该试验船最终满足了预先规定的速度和航行时间的要求（纯动力电池下航速7 海里/时稳定行驶时长≥2小时），以及两个动力机组并用时全功率运行稳定的要求，在航行试验过程中没有发生任何安全性故障或报警，表明该动力电池系统符合设计相关要求。

而今电力系统已经在船舶领域快速推广。相比传统燃油的成本，铁锂电芯在船舶领域已凸显其经济性。安全性方面 ，铁锂电池使船舶在加速启动时更好操控，也具备在船舶领域应用的其它配套技术条件。铁锂电池具有安全性高、成本低、性能均衡、寿命长等诸多优点，可成为当今船舶动力的最优系统。

4、在通讯领域的应用

铅酸蓄电池工业化生产和应用早、技术成熟，因其性能相对稳定、应用广泛，但其铅污染的风险较高，容易造成环境污染，危害人体健康;且其本身体积大，容易浪费紧缺的空间资源，本身质量高显笨重等因素，对通讯行业的机房选址和机房改造形成限制性约束;其能量密度较低，在增加其容量时，占地面积也不可避免地相应增大，而当下流行的5G 基站功耗是 4G 的 3 倍，因此传统蓄电池想要满足 5G 基站的电源要求很难。铁锂电池的能量密度虽然也不高，但其质轻、体积小、放电功率高等优势，能够机房节省空间;同时，因为铁锂电池温度适应性较强，循环次数高等性能优点，可以通过适当调高机房的工作温度，节省机房内制冷设备的耗电量。

去年上半年，中国移动和中国铁塔等企业先后对5G 基站的备用电源——储能铁锂电池项目进行对外招标。预计未来两年间，5G 基站的备用电源需求量将大增。近年来国内将新建以及改造近 1500万个左右的基站，5G 基站储能用铁锂电池的需求达155 GWh，市场价值很客观。

5、在调峰电厂领域的应用

为解决传统火电机组引起污染环境、能源耗费大等问题，风能、光能、潮汐能等新能源已分别引进发电领域。但是这类新能源的发电存在随机性、间歇性等不可控因素，伴随着日益增大的装机量，电网调频需要储备的电容量不足的问题越来越明显。段志鹏等[5]利用作为新型的储能技术的铁锂电池具备反应快、功率输出可调性强，调节方向易操控等特点，将其与常规调损技术结合使用，使其成为电网调频的可靠辅助手段。通过实际调峰过程控制曲线进行比较可以得到，利用铁锂电池进行储能整合过的合力曲线明显比传统机组单力曲线要好，合并储能系统可以进行快速有效的修正和补偿与 AGC 指令之间存在的偏差。AGC 指令临时更新时，合并储能系統在 1s 内即可完成相应的调整和控制，在指令反向调节变化的过程中，其优良的特性和良好的修正效果更加凸显。

6、 结语

随着经济社会的发展，环保节能的要求越来越高，铁锂电池由于其独特的优越性能，是目前能同时满足环保节能和经济发展双需求的理想动力电源。在动力系统的不断更新迭代中，陆上交通运输的全面电动化之大势不可逆;船舶动力电动化也加速推进，储能领域，调成电厂也会成为铁锂电池的后继大战场，铁锂电池会在这些领域大放异彩。国家在其研发技术上投入了大量的资源，将来必将得到更大的发展空间。当然，随着产销量的大量增加，回收再利用问题也得到了相应的重视。

参考文献：

[1]徐鹏，张华堂.新型矿用纯电动宽体车动力系统设计[J].现代矿业，2019，3（3）

[2]代伟，张斌，陈林.磷酸铁锂电池在城市轨道交通中的应用[J].都市快轨交通，2021，34（4）

[3]杨军华.新能源锂电池牵引机车在长达隧道施工中的应用[J].中国设备工程，2021，04（03）

[4]侯锦福，张桦育.电力推进船舶的锂电池应用[J].技术交流，2021，03（008）

[5]段志鹏，韩冰.磷酸铁锂电池储能系统在调峰电厂中的应用[J].科技创新与应用，2021，28（06）