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細數磷酸鐵鋰離子電池優缺點

鉅大LARGE  |  點擊量:6次  |  2020年10月07日  

摘要
磷酸鐵鋰電池,全稱磷酸鐵鋰鋰離子電池,是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池,這里講一下行業內的電池命名規則,現階段,我們通常用正極材料來給電池命名,負極一般都是用石墨做負極,如三元電池,指的是用做正

磷酸鐵鋰離子電池,全稱磷酸鐵鋰鋰離子電池,是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池,這里講一下行業內的電池命名規則,現階段,我們通常用正極材料來給電池命名,負極一般都是用石墨做負極,如三元電池,指的是用做正極材料的NCM或NCA,鈷酸鋰離子電池,則是用作正極材料的鈷酸鋰,同樣,磷酸鐵鋰則是指用于正極的磷酸鐵鋰材料。


鋰離子電池的正極為磷酸鐵鋰材料,其安全性能與循環壽命有較大優勢,這些也正是動力鋰電池最重要的技術指標之一。1C充放循環壽命可做到2000次,穿刺不爆炸,過充時不容易燃燒和爆炸。磷酸鐵鋰正極材料做出大容量鋰離子電池更易并串聯使用。從材料的原理上講,磷酸鐵鋰也是一種嵌入、脫嵌過程,這一原理與鈷酸鋰,錳酸鋰完全相同。


和鉛酸電池比起來,他有著良好的壽命,鉛酸電池一般1-1.5年;和鎳氫電池比起來,他有著更高的工作電壓;和鎳鎘電池比起來,他有著更好的環境友好性,這也是磷酸鐵鋰戰勝這些電池,掀起一陣鋰電風暴的重要原因,雖然現階段,三元電池的流行,但是由于三元電池存在高能量密度下難以控制的安全性問題,磷酸鐵鋰離子電池還處于大規模應用之中,不過,國內電池公司正在把磷酸鐵鋰離子電池向大型化發展,采取用高容量磷酸鐵鋰離子電池(100AH,甚至200AH的電池)。


2優勢


磷酸鐵鋰離子電池的重要優勢:


安全性能高


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相同結構崩塌發熱或是形成強氧化性物質,磷酸鐵鋰分解溫度約在600℃,因此擁有良好的安全性。雖然在過充情況下,出現過燃燒和爆炸,但其過充安全性較之普通液態電解液鈷酸鋰離子電池、三元電池,已大有改善。


長壽命


鉛酸電池的循環壽命在300次左右,最高約500次,而磷酸鐵鋰動力鋰電池,循環壽命達到2000次以上,標準充電(0.2C,5小時)使用,可達到2000次。同質量的鉛酸電池則是新半年、舊半年、修修補補又半年,最多也就1~1.5年時間,而磷酸鐵鋰離子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。


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。


容量大


具有比普通電池(鉛酸等)更大的容量,通過電池的能力密度就了解,鉛酸電池的能量密度約在40WH/kg,市場上主流的磷酸鐵鋰離子電池,能量密度均做到90WH/kg以上。


無記憶效應


可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,而磷酸鐵鋰離子電池無此現象(鋰離子類電池一般沒有記憶效應),電池無論處于什么狀態,可隨充隨用,無須先放完再充電。


重量輕


同等規格容量的磷酸鐵鋰離子電池的體積是鉛酸電池體積的2/3,重量是鉛酸電池的1/3,二能量密度卻是鉛酸電池的數倍。


環境友好


該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,為綠色環保電池。鋰離子電池之所以被業界看好,一個重要的原因是環??剂?。


但有一點請正視,鋰離子電池屬于新能源行業不錯,但它也不能防止重金屬污染的問題。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,所以有可能會出現兩種污染: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。


其他材料比較


目前最有希望應用于動力型鋰離子電池的正極材料重要有改性錳酸鋰(LiMn2O4)、磷酸鐵鋰(LiFePO4)和鎳鈷錳酸鋰(Li(Ni,Co,Mn)O2)三元材料。鎳鈷錳酸鋰三元材料由于鈷的資源缺乏與鎳、鈷成高和價格波動大等原因,普遍認為很難成為電動汽車用動力型鋰離子電池的主流,但可以與尖晶石錳酸鋰在一定范圍內混合使用。



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