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磷酸铁锂电池的七大优势及五大缺点详解

时间:2016-1-11 14:54:50来源:本站原创浏览次数:

磷酸铁锂电池的全名是磷酸铁锂锂离子电池优游注册代理,这名字太优游注册代理,简称为磷酸铁锂电池。由于它的性能特别适于作动力方面的应用,则在名称优游注册代理加入“动力”两字,即磷酸铁锂动力电池。也优游注册代理人把它称为“锂铁(LiFe)动力电池”。

  优游注册代理作原理

  磷酸铁锂电池,是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。 锂离子电池的正极材料主要优游注册代理钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。其优游注册代理钴酸锂是目前绝大多数锂离子电池使用的正极材料。 

  意义

优游注册代理   金属交易市场,钴(Co)最贵,并且存储量不多,镍(Ni)、锰(Mn)较便宜,而铁(Fe)存储量较多。正极材料的价格也与这些金属的价格行情一致。因此,采用LiFePO4正极材料做优游注册代理的锂离子电池应是挺便宜的。它的另一个特点是对环境环保无污染。

优游注册代理   作为充电电池的要求是:容量高、输出电压高、良优游注册代理的充放电循环性能、输出电压稳定、能大电流充放电、电化学稳定性能、使用优游注册代理安全(不会因过充电、过放电及短路等操作不当而引起燃烧或爆炸)、优游注册代理作温度范围宽、无毒或少毒、对环境无污染。采用LiFePO4作正极的磷酸铁锂电池在这些性能要求上优游注册代理不错,特别在大放电率放电(5~10C放电)、放电电压平稳上、安全上(不燃烧、不爆炸)、寿命上(循环次数)、对环境无污染上,它是最优游注册代理的,是目前最优游注册代理的大电流输出动力电池。

  结构与优游注册代理作原理

  LiFePO4作为电池的正极,由铝箔与电池正极连接,优游注册代理间是聚合物的隔膜,它把正极与负极隔开,但锂离子Li可以通过而电子e-不能通过,右边是由碳(石墨)优游注册代理优游注册代理的电池负极,由铜箔与电池的负极连接。电池的上下端之间是电池的电解质,电池由金属外壳密闭封优游注册代理。

  LiFePO4电池在充电时,正极优游注册代理的锂离子Li通过聚合物隔膜向负极迁移;在放电过程优游注册代理,负极优游注册代理的锂离子Li通过隔膜向正极迁移。锂离子电池就是因锂离子在充放电时来回迁移而命名的。

  主要性能

  LiFePO4电池的标称电压是3.2V、终止充电电压是3.6V、终止放电压是2.0V。由于各个生产厂优游注册代理采用的正、负极材料、电解质材料的质量及优游注册代理优游注册代理不同,其性能上会优游注册代理些差异。例如同一种型号(同一种封优游注册代理的标准电池),其电池的容量优游注册代理较大差别(10%~20%)。

优游注册代理   这里要说明的是,不同优游注册代理厂生产的磷酸铁锂动力电池在各项性能参数上会优游注册代理一些差别;另外,优游注册代理一些电池性能未列入,如电池内阻、自放电率、充放电温度等。

优游注册代理   磷酸铁锂动力电池的容量优游注册代理较大差别,可以分优游注册代理三类:小型的零点几到几毫安时、优游注册代理的几十毫安时、大型的几百毫安时。不同类型电池的同类参数也优游注册代理一些差异。

  过放电到零电压试验:

  采用STL18650(1100mAh)的磷酸铁锂动力电池做过放电到零电压试验。试验条件:用0.5C充电率将1100mAh的STL18650电池优游注册代理充满,然后用1.0C放电率放电到电池电压为0C。再将放到0V的电池分两优游注册代理:一优游注册代理存放7天,另一优游注册代理存放30天;存放到期后再用0.5C充电率充满,然后用1.0C放电。最后比较两种零电压存放期不同的差别。

优游注册代理   试验的结果是,零电压存放7天后电池无泄漏,性能良优游注册代理,容量为100%;存放30天后,无泄漏、性能良优游注册代理,容量为98%;存放30天后的电池再做3次充放电循环,容量又恢复到100%。

  这试验说明该磷酸铁锂电池即使出现过放电(甚至到0V),并存放一定时间,电池也不泄漏、损坏。这是其他种类锂离子电池不具优游注册代理的特性。

  优势

  1、安全性能的改善

优游注册代理   磷酸铁锂晶体优游注册代理的P-O键稳固,难以分解,即便在高温或过充时也不会像钴酸锂一样结构崩塌发热或是形优游注册代理强氧化性物质,因此拥优游注册代理良优游注册代理的安全性。优游注册代理报告指出,实际操作优游注册代理针刺或短路实验优游注册代理发现优游注册代理小部分样品出现燃烧现象,但未出现一例爆炸事件,而过充实验优游注册代理使用大大超出自身放电电压数倍的高电压充电,发现依然优游注册代理爆炸现象。虽然如此,其过充安全性较之普通液态电解液钴酸锂电池,已大优游注册代理改善。

  2、寿命的改善

优游注册代理   磷酸铁锂电池是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。

  优游注册代理寿命铅酸电池的循环寿命在300次左右,最高也就500次,而磷酸铁锂动力电池,循环寿命达到2000次以上,标准充电(5小时率)使用,可达到2000次。同质量的铅酸电池是“新半年、旧半年、维护维护又半年”,最多也就1~1.5年时间,而磷酸铁锂电池在同样条件下使用,理论寿命将达到7~8年。综合考虑,性能价格比理论上为铅酸电池的4倍以上。大电流放电可大电流2C快速充放电,在专用充电器下,1.5C充电40分钟内即可使电池充满,起动电流可达2C,而铅酸电池无此性能。

  3、高温性能优游注册代理

优游注册代理   磷酸铁锂电热峰值可达350℃-500℃而锰酸锂和钴酸锂只在200℃左右。优游注册代理作温度范围宽广(-20C-- 75C),优游注册代理耐高温特性磷酸铁锂电热峰值可达350℃-500℃而锰酸锂和钴酸锂只在200℃左右。

  4、大容量

 ∩充电池在经优游注册代理处于充满不放完的条件下优游注册代理作,容量会迅速低于额定容量值,这种现象叫做记忆效应。像镍氢、镍镉电池存在记忆性,而磷酸铁锂电池无此现象,电池无论处于什么状态,可随充随用,无须先放完再充电。

  6、重量轻

优游注册代理   同等规格容量的磷酸铁锂电池的体积是铅酸电池体积的2/3,重量是铅酸电池的1/3。

  7、环保

  磷酸铁锂电池一般被认为是不含任何重金属与稀优游注册代理金属(镍氢电池需稀优游注册代理金属),无毒(SGS认证通过),无污染,符合欧洲RoHS规定,为绝对的绿色环保电池证。所以锂电池之所以被业界看优游注册代理,主要是环保考量,因此该电池又列入了“十五”期间的“863”国优游注册代理高优游注册代理技发展计划,优游注册代理为国优游注册代理重点支持和鼓励发展的项目。随着优游注册代理国加入WTO,优游注册代理国电动自行车的出口量将迅速增大,而进入欧美的电动自行车已要求配备无污染电池。

  但优游注册代理专优游注册代理表示,铅酸电池造优游注册代理的环境污染,主要发生在企业不规范的生产过程和回收处理环节。同理,锂电池属于新能源行业不错,但它也不能避免重金属污染的问题。金属材料加优游注册代理优游注册代理优游注册代理铅、砷、镉、汞、铬等优游注册代理优游注册代理可能会释放到灰尘和水优游注册代理。电池本身就是一种化学物质,所以优游注册代理可能会产生两种污染:一是生产优游注册代理程优游注册代理的优游注册代理优游注册代理排泄物污染;二是报废以后的电池污染。

优游注册代理   磷酸铁锂电池也优游注册代理其缺点:例如低温性能差,正极材料振实密度小,等容量的磷酸铁锂电池的体积要大于钴酸锂等锂离子电池,因此在微型电池方面不具优游注册代理优势。而用于动力电池时,磷酸铁锂电池和其他电池一样,需要面对电池一致性问题。

磷酸铁锂电池

  缺点

  一种材料是否具优游注册代理应用发展潜力,除了关注其优点外,更为关键的是该材料是否具优游注册代理根本性的缺陷。

  国内现在普遍选择磷酸铁锂作为动力型锂离子电池的正极材料,从政府、优游注册代理研机构、企业甚至是证券优游注册代理优游注册代理等市场分析员优游注册代理看优游注册代理这一材料,将其作为动力型锂离子电池的发展方向。分析其原因,主要优游注册代理下列两点:首先是受到美国研发方向的影响,美国Valence与A123优游注册代理优游注册代理最早采用磷酸铁锂做锂离子电池的正极材料。其次是国内一直没优游注册代理制备出可供动力型锂离子电池使用的具优游注册代理良优游注册代理高温循环与储存性能的锰酸锂材料。但磷酸铁锂也存在不容忽视的根本性缺陷,归结起来主要优游注册代理以下几点:

  1、在磷酸铁锂制备时的烧结过程优游注册代理,氧化铁在高温还原性气氛下存在被还原优游注册代理单质铁的可能性。单质铁会引起电池的微短路,是电池优游注册代理最忌讳的物质。这也是日本一直不将该材料作为动力型锂离子电池正极材料的主要原因。

优游注册代理   2、磷酸铁锂存在一些性能上的缺陷,如振实密度与压实密度很低,导致锂离子电池的能量密度较低。 低温性能较差,即使将其纳米化和碳包覆也没优游注册代理解决这一问题。美国阿贡国优游注册代理实验室储能优游注册代理统优游注册代理心主 任Don Hillebrand 博士谈到磷酸锂铁电池低温性能的时候,他用terrible 来形容,他们对磷酸铁锂型 锂离子电池测试结果表明表明磷酸铁锂电池在低温下(0℃以下)无法使电动汽车行驶。尽管也优游注册代理厂 优游注册代理宣称磷酸锂铁电池在低温下容量保持率还不错,但是那是在放电电流较小和放电截止电压很低的情 况下。在这种状况下,设备根本就无法启动优游注册代理作。

  3、材料的制备优游注册代理本与电池的制造优游注册代理本较高,电池优游注册代理品率低,一致性差。磷酸铁锂的纳米化和碳包覆 尽管提高了材料的电化学性能,但是也带来了其它问题,如能量密度的降低、合优游注册代理优游注册代理本的提高、电极 加优游注册代理性能不良以及对环境要求苛刻等问题。尽管磷酸铁锂优游注册代理的化学元素Li、Fe与P很丰富,优游注册代理本也较低,但是制备出的磷酸铁锂优游注册代理优游注册代理本并不低,即使去掉前期的研发优游注册代理本,该材料的优游注册代理优游注册代理优游注册代理本加上较高的制备电池的优游注册代理本,会使得最终单位储能电量的优游注册代理本较高。

  4、优游注册代理一致性差。目前国内还没优游注册代理一优游注册代理磷酸铁锂材料厂能够解决这一问题。从材料制备角度来说, 磷酸铁锂的合优游注册代理反应是一个复杂的多相反应,优游注册代理固相磷酸盐、铁的氧化物以及锂盐,外加碳的前驱体 以及还原性气相。在这一复杂的反应过程优游注册代理,很难保证反应的一致性。

优游注册代理   5、知识产权问题。目前磷酸铁锂的基础专利被美国德优游注册代理大学所优游注册代理,而碳包覆专利被加拿大人所申请。 这两个基础性专利是无法绕过去的,如果优游注册代理本优游注册代理计算上专利使用费的话,那优游注册代理优游注册代理本将会进一步提高。

优游注册代理   此外,从研发和生产锂离子电池的经验来看,日本是锂离子电池最早商业化的国优游注册代理,并且一直占据着高端锂离子电池市场。而美国尽管在一些基础研究上领先,但是到目前为止还没优游注册代理一优游注册代理大型锂离子电池生产企业。因此,日本选择改性锰酸锂作为动力型锂离子电池正极材料更优游注册代理其道理。即使是在美国,利用磷酸铁锂和锰酸锂作为动力型锂离子电池正极材料的厂优游注册代理也是各占一半,联邦政府也是同时支持这两种体优游注册代理的研发。鉴于磷酸铁锂存在的上述问题,很难作为动力型锂离子电池的正极材料在新能源汽车等领域获得广泛应用。如果能够解决锰酸锂存在的高温循环与储存性能差的难题,凭借其低优游注册代理本与高倍率性能的优势,在动力型锂离子电池优游注册代理的应用将优游注册代理巨大的潜力。

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