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磷酸鐵鋰電池的優點有哪些? 磷酸鐵鋰電池的優點和缺點分別是什么

來源: 電池招聘網 發布時間:2019-05-14 11:03:34瀏覽次數:433次

  磷酸鐵鋰電池的全名是磷酸鐵鋰鋰離子電池,這名字太長,簡稱為磷酸鐵鋰電池。由于它的性能特別適于作動力方面的應用,則在名稱中加入“動力”兩字,即磷酸鐵鋰動力電池。也有人把它稱為“鋰鐵(LiFe)動力電池”。

磷酸鐵鋰電池

  磷酸鐵鋰電池工作原理

  磷酸鐵鋰電池,是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。鋰離子電池的正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。其中鈷酸鋰是目前絕大多數鋰離子電池使用的正極材料。

  意義

  金屬交易市場,鈷(Co)最貴,并且存儲量不多,鎳(Ni)、錳(Mn)較便宜,而鐵(Fe)存儲量較多。正極材料的價格也與這些金屬的價格行情一致。因此,采用LiFePO4正極材料做成的鋰離子電池應是挺便宜的。它的另一個特點是對環境環保無污染。

  作為充電電池的要求是:容量高、輸出電壓高、良好的充放電循環性能、輸出電壓穩定、能大電流充放電、電化學穩定性能、使用中安全(不會因過充電、過放電及短路等操作不當而引起燃燒或爆炸)、工作溫度范圍寬、無毒或少毒、對環境無污染。采用LiFePO4作正極的磷酸鐵鋰電池在這些性能要求上都不錯,特別在大放電率放電(5~10C放電)、放電電壓平穩上、安全上(不燃燒、不爆炸)、壽命上(循環次數)、對環境無污染上,它是最好的,是目前最好的大電流輸出動力電池。

  結構與工作原理

  LiFePO4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,它把正極與負極隔開,但鋰離子Li可以通過而電子e-不能通過,右邊是由碳(石墨)組成的電池負極,由銅箔與電池的負極連接。電池的上下端之間是電池的電解質,電池由金屬外殼密閉封裝。

  LiFePO4電池在充電時,正極中的鋰離子Li通過聚合物隔膜向負極遷移;在放電過程中,負極中的鋰離子Li通過隔膜向正極遷移。鋰離子電池就是因鋰離子在充放電時來回遷移而命名的。

  主要性能

  LiFePO4電池的標稱電壓是3.2V、終止充電電壓是3.6V、終止放電壓是2.0V。由于各個生產廠家采用的正、負極材料、電解質材料的質量及工藝不同,其性能上會有些差異。例如同一種型號(同一種封裝的標準電池),其電池的容量有較大差別(10%~20%)。

  這里要說明的是,不同工廠生產的磷酸鐵鋰動力電池在各項性能參數上會有一些差別;另外,有一些電池性能未列入,如電池內阻、自放電率、充放電溫度等。

  磷酸鐵鋰動力電池的容量有較大差別,可以分成三類:小型的零點幾到幾毫安時、中型的幾十毫安時、大型的幾百毫安時。不同類型電池的同類參數也有一些差異。

  過放電到零電壓試驗:

  采用STL18650(1100mAh)的磷酸鐵鋰動力電池做過放電到零電壓試驗。試驗條件:用0.5C充電率將1100mAh的STL18650電池充滿,然后用1.0C放電率放電到電池電壓為0C。再將放到0V的電池分兩組:一組存放7天,另一組存放30天;存放到期后再用0.5C充電率充滿,然后用1.0C放電。最后比較兩種零電壓存放期不同的差別。

  試驗的結果是,零電壓存放7天后電池無泄漏,性能良好,容量為100%;存放30天后,無泄漏、性能良好,容量為98%;存放30天后的電池再做3次充放電循環,容量又恢復到100%。

  這試驗說明該磷酸鐵鋰電池即使出現過放電(甚至到0V),并存放一定時間,電池也不泄漏、損壞。這是其他種類鋰離子電池不具有的特性。

  磷酸鐵鋰電池優勢

  1、安全性能的改善

  磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵穩固,難以分解,即便在高溫或過充時也不會像鈷酸鋰一樣結構崩塌發熱或是形成強氧化性物質,因此擁有良好的安全性。有報告指出,實際操作中針刺或短路實驗中發現有小部分樣品出現燃燒現象,但未出現一例爆炸事件,而過充實驗中使用大大超出自身放電電壓數倍的高電壓充電,發現依然有爆炸現象。雖然如此,其過充安全性較之普通液態電解液鈷酸鋰電池,已大有改善。

  2、壽命的改善

  磷酸鐵鋰電池是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。

  長壽命鉛酸電池的循環壽命在300次左右,最高也就500次,而磷酸鐵鋰動力電池,循環壽命達到2000次以上,標準充電(5小時率)使用,可達到2000次。同質量的鉛酸電池是“新半年、舊半年、維護維護又半年”,最多也就1~1.5年時間,而磷酸鐵鋰電池在同樣條件下使用,理論壽命將達到7~8年。綜合考慮,性能價格比理論上為鉛酸電池的4倍以上。大電流放電可大電流2C快速充放電,在專用充電器下,1.5C充電40分鐘內即可使電池充滿,起動電流可達2C,而鉛酸電池無此性能。

  3、高溫性能好

  磷酸鐵鋰電熱峰值可達350℃-500℃而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。工作溫度范圍寬廣(-20C--75C),有耐高溫特性磷酸鐵鋰電熱峰值可達350℃-500℃而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。

  4、大容量

  ∩充電池在經常處于充滿不放完的條件下工作,容量會迅速低于額定容量值,這種現象叫做記憶效應。像鎳氫、鎳鎘電池存在記憶性,而磷酸鐵鋰電池無此現象,電池無論處于什么狀態,可隨充隨用,無須先放完再充電。

  6、重量輕

  同等規格容量的磷酸鐵鋰電池的體積是鉛酸電池體積的2/3,重量是鉛酸電池的1/3。

  7、環保

  磷酸鐵鋰電池一般被認為是不含任何重金屬與稀有金屬(鎳氫電池需稀有金屬),無毒(SGS認證通過),無污染,符合歐洲RoHS規定,為絕對的綠色環保電池證。所以鋰電池之所以被業界看好,主要是環保考量,因此該電池又列入了“十五”期間的“863”國家高科技發展計劃,成為國家重點支持和鼓勵發展的項目。隨著中國加入WTO,中國電動自行車的出口量將迅速增大,而進入歐美的電動自行車已要求配備無污染電池。

  但有專家表示,鉛酸電池造成的環境污染,主要發生在企業不規范的生產過程和回收處理環節。同理,鋰電池屬于新能源行業不錯,但它也不能避免重金屬污染的問題。金屬材料加工中有鉛、砷、鎘、汞、鉻等都有可能會釋放到灰塵和水中。電池本身就是一種化學物質,所以有可能會產生兩種污染:一是生產工程中的工藝排泄物污染;二是報廢以后的電池污染。

  磷酸鐵鋰電池也有其缺點:例如低溫性能差,正極材料振實密度小,等容量的磷酸鐵鋰電池的體積要大于鈷酸鋰等鋰離子電池,因此在微型電池方面不具有優勢。而用于動力電池時,磷酸鐵鋰電池和其他電池一樣,需要面對電池一致性問題。

  磷酸鐵鋰電池的優點和缺點分別是什么?

  磷酸鐵鋰電池的優點是:

  1 磷酸鐵鋰電池的壽命長,循環壽命在2000次以上。在同樣的條件下,磷酸鐵鋰電池可使用7到8年的時間。

  2 使用安全。磷酸鐵鋰電池經過嚴格的安全測試,即使在交通事故中也不會發生爆炸。

  3 充電快速。使用專用充電器,1.5C充電40分鐘即可以使電池充滿。

  4 磷酸鐵鋰電池耐高溫,磷酸鐵鋰電池熱風值可以達到350到500攝氏度。

  5 磷酸鐵鋰電池的容量大。

  6 磷酸鐵鋰電池沒有記憶效應。

  7 磷酸鐵鋰電池綠色環保,無毒,無污染,原材料來源廣泛,價格便宜。

  磷酸鐵鋰電池的缺點是:

  1 磷酸鐵鋰電池正極的振實密度小,密度一般在0.8到1.3左右。體積大。

  2 導電性能差,鋰離子擴散速度慢,高倍充放電時,實際的比容量低。

  3 磷酸鐵鋰電池的低溫性能差。

  4 磷酸鐵鋰電池單個電池的壽命長,在2000次左右,但是磷酸鐵鋰電池組的壽命短,一般在500次左右。

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