【蓝狮平台资讯】磷酸铁锂电池八大缺陷及八大优势分析

什么是磷酸铁

　　磷酸铁，是指用磷酸铁锂作为正极资料的锂离子电池。锂离子电池的正极资料首要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元资料、磷酸铁锂等。其中钴酸锂是现在绝大多数锂离子电池运用的正极资料。

　　磷酸铁作业原理

　　磷酸铁的全名是磷酸铁锂锂离子电池，这名字太长，简称为磷酸铁。因为它的功能特别适于作动力方面的运用，则在名称中参加“动力”两字，即磷酸铁锂动力电池。也有人把它称为“锂铁（LiFe）动力电池”。

　　结构与作业原理：

　　LiFePO4电池的内部结构如图1所示。左面是橄榄石结构的LiFePO4作为电池的正极，由铝箔与电池正极连接，中心是聚合物的隔阂，它把正极与负极隔开，但锂离子Li+能够经过而电子e-不能经过，右边是由碳（石墨）组成的电池负极，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装。

　　图1LiFePO4电池内部结构

　　LiFePO4电池在充电时，正极中的锂离子Li+经过聚合物隔阂向负极迁移；在放电过程中，负极中的锂离子Li+经过隔阂向正极迁移。锂离子电池便是因锂离子在充放电时来回迁移而命名的。

　　首要功能：

　　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。因为各个出产厂家选用的正、负极资料、电解质资料的质量及工艺不同，其功能上会有些差异。例如同一品种型（同一种封装的规范电池），其电池的容量有较大不同（10%～20%）。

　　磷酸铁锂动力电池首要功能列于表1。为了与其他可充电电池的比较较，也在表中列出其他品种可充电电池功能。这儿要阐明的是，不同工厂出产的磷酸铁锂动力电池在各项功能参数上会有一些不同；别的，有一些电池功能未列入，如电池内阻、自放电率、充放电温度等。

　　表1磷酸铁锂动力电池首要功能参数

　　磷酸铁锂动力电池的容量有较大不同，能够分红三类：小型的零点几到几毫安时、中型的几十毫安时、大型的几百毫安时。不同类型电池的同类参数也有一些差异。这儿再介绍一种现在运用较广的小型规范圆柱形封装的磷酸铁锂动力电池的参数。其外廓尺寸：直径为18mm、高650mm（类型为18650），其参数功能如表2所示。

　　表2小型规范圆柱形封装的磷酸铁锂动力电池的参数

　　过放电到零电压试验：

　　选用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电池充溢，然后用1.0C放电率放电到电池电压为0C。再将放到0V的电池分两组：一组寄存7天，另一组寄存30天；寄存到期后再用0.5C充电率充溢，然后用1.0C放电。最后比较两种零电压寄存期不同的不同。

　　试验的结果是，零电压寄存7天后电池无走漏，功能杰出，容量为100%；寄存30天后，无走漏、功能杰出，容量为98%；寄存30天后的电池再做3次充放电循环，容量又恢复到100%。

　　这试验阐明该电池即便呈现过放电（乃至到0V），并寄存一定时间，电池也不走漏、损坏。这是其他品种锂离子电池不具有的特性。

　　磷酸铁八大优势

　　1、安全功能的改进

　　磷酸铁锂晶体中的P-O键安定，难以分化，即便在高温或过充时也不会像钴酸锂相同结构崩塌发热或是构成强氧化性物质，因而拥有杰出的安全性。有报告指出，实际操作中针刺或短路试验中发现有小部分样品呈现焚烧现象，但未呈现一例爆炸事件，而过充试验中运用大大超出自身放电电压数倍的高电压充电，发现仍然有爆炸现象。虽然如此，其过充安全性较之普通液态电解液钴酸，已大有改进。

　　2、寿数的改进

　　磷酸铁是指用磷酸铁锂作为正极资料的锂离子电池。

　　长寿数铅酸电池的循环寿数在300次左右，最高也就500次，而磷酸铁锂动力电池，循环寿数到达2000次以上，规范充电（5小时率）运用，可到达2000次。同质量的铅酸电池是“新半年、旧半年、保护保护又半年”，最多也就1~1.5年时间，而磷酸铁在相同条件下运用，理论寿数将到达7~8年。归纳考虑，功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溢，起动电流可达2C，而铅酸电池现在无此功能。

　　3、高温功能好

　　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。作业温度规模广大（-20C--+75C），有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

　　具有比普通电池（铅酸等）更大的容量。5AH-1000AH（单体）

　　5、无回忆效应

　　可充电池在常常处于充溢不放完的条件下作业，容量会敏捷低于额定容量值，这种现象叫做回忆效应。像镍氢、镍镉电池存在回忆性，而磷酸铁无此现象，电池不管处于什么状况，可随充随用，无须先放完再充电。

　　6、分量轻

　　同等标准容量的磷酸铁的体积是铅酸电池体积的2/3，分量是铅酸电池的1/3。

　　7、环保

　　该电池一般被认为是不含任何重金属与稀有金属（镍氢电池需稀有金属），无毒（SGS认证经过），无污染，契合欧洲RoHS规则，为肯定的绿色环保电池证。所以之所以被业界看好，首要是环保考量，因而该电池又列入了“十五”期间的“863”国家高科技发展方案，成为国家要点支持和鼓励发展的项目。跟着我国参加WTO，我国电动自行车的出口量将敏捷增大，而现在进入欧美的电动自行车已要求配备无污染电池。

　　但有专家表示，铅酸电池造成的环境污染，首要发生在企业不规范的出产过程和收回处理环节。同理，属于新能源职业不错，但它也不能避免重金属污染的问题。金属资料加工中有铅、砷、镉、汞、铬等都有可能会释放到灰尘和水中。电池自身便是一种化学物质，所以有可能会发生两种污染：一是出产工程中的工艺排泄物污染；二是作废今后的电池污染。

　　磷酸铁也有其缺点：例如低温功能差，正极资料振实密度小，等容量的磷酸铁的体积要大于钴酸锂等锂离子电池，因而在微型电池方面不具有优势。而用于动力电池时，磷酸铁和其他电池相同，需要面对电池共同性问题。

　　8、可大电流快速放电

　　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溢，起动电流可达2C，而铅酸电池现在无此功能。

　　磷酸铁的八大缺点

　　一种资料是否具有运用发展潜力，除了重视其优点外，更为要害的是该资料是否具有根本性的缺点。

　　国内现在普遍挑选磷酸铁锂作为动力型锂离子电池的正极资料，从政府、科研机构、企业乃至是证券公司等商场剖析员都看好这一资料，将其作为动力型锂离子电池的发展方向。剖析其原因，首要有下列两点：首先是遭到美国研制方向的影响，美国Valence与A123公司最早选用磷酸铁锂做锂离子电池的正极资料。其次是国内一向没有制备出可供动力型锂离子电池运用的具有杰出高温循环与贮存功能的锰酸锂资料。但磷酸铁锂也存在不容忽视的根本性缺点，归结起来首要有以下几点：

　　1、共同性差。电池组寿数显着低于单体。和其他电池比较磷酸铁组寿数没有显着优势。在二手商场有大量未到达预期寿数就筛选下来的电池组。

　　2、存在安全隐患。电池制造和循环的过程中会发生单质铁，铁累积简单使电池隔阂刺穿，内部短路的风险高

　　3、不耐滥用。和铅酸比较，正极资料导电能力差，内阻高。过充电接受能力低，启动功能远不如铅酸

　　4、低温功能欠好。低于0度时容量下降快，在低温下循环功能极差

　　5、能量密度低振实密度低

　　6、同分量体积下容量低，不适合做小单体

　　7、体积大、分量大

　　8、价格贵，工艺成本高，专利费贵

　　磷酸铁在通信职业中的运用

　　磷酸铁的运用领域比较广泛，包含公交车、电动汽车、景点游览车及混合动力车等大型电动车辆，电动自行车、高尔夫球车、小型平板电瓶车、铲车、清洁车、电动轮椅等轻型电动车，电钻、电锯、割草机等电动工具，小型医疗仪器设备及便携式仪器等。在通信职业，磷酸铁铿电池定坐落小型化、分散化、信职业干流电池厂家均供电体系和Ups交流供已开发出自己的磷酸铁锉电池产品环境恶劣的场景，可作为铅酸电池的有用弥补通，荣来那个从10到5OAh，供电体系有48V直流电体系，装置方法有嵌入式和壁挂式等多种方法，运用场景包含野外、楼道、弱电并等，供电设备包含末端传输设备、直接放站时而被、RRu等。

　　磷酸铁的发展方向

　　燃料电池、钒电池等未来电池技能尚未成熟，作为新一代电池技能的代表，已成功走向商场，开启了规模化的商业运用。国家“十二五“方案已将铿电池作为未来电池技能的要点发展方向。2009年4月29日《通信用后备式铿离子电池组》技能规范仪征市发布。我国现在已有一些工厂出产磷酸铁正极资料及不同容量的磷酸铁。未来磷酸铁锂电洲容会更廉价，而且其运用将更普遍，将是未来动力电池商场的干流。