细数磷酸铁锂离子电池优缺点

2020-10-07      1107 次浏览

磷酸铁锂离子电池,全称磷酸铁锂锂离子电池,是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池,这里讲一下行业内的电池命名规则,现阶段,我们通常用正极材料来给电池命名,负极一般都是用石墨做负极,如三元电池,指的是用做正极材料的NCM或NCA,钴酸锂离子电池,则是用作正极材料的钴酸锂,同样,磷酸铁锂则是指用于正极的磷酸铁锂材料。


锂离子电池的正极为磷酸铁锂材料,其安全性能与循环寿命有较大优势,这些也正是动力锂电池最重要的技术指标之一。1C充放循环寿命可做到2000次,穿刺不爆炸,过充时不容易燃烧和爆炸。磷酸铁锂正极材料做出大容量锂离子电池更易并串联使用。从材料的原理上讲,磷酸铁锂也是一种嵌入、脱嵌过程,这一原理与钴酸锂,锰酸锂完全相同。


和铅酸电池比起来,他有着良好的寿命,铅酸电池一般1-1.5年;和镍氢电池比起来,他有着更高的工作电压;和镍镉电池比起来,他有着更好的环境友好性,这也是磷酸铁锂战胜这些电池,掀起一阵锂电风暴的重要原因,虽然现阶段,三元电池的流行,但是由于三元电池存在高能量密度下难以控制的安全性问题,磷酸铁锂离子电池还处于大规模应用之中,不过,国内电池公司正在把磷酸铁锂离子电池向大型化发展,采取用高容量磷酸铁锂离子电池(100AH,甚至200AH的电池)。


2优势


磷酸铁锂离子电池的重要优势:


安全性能高


磷酸铁锂晶体中的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相同结构崩塌发热或是形成强氧化性物质,磷酸铁锂分解温度约在600℃,因此拥有良好的安全性。虽然在过充情况下,出现过燃烧和爆炸,但其过充安全性较之普通液态电解液钴酸锂离子电池、三元电池,已大有改善。


长寿命


铅酸电池的循环寿命在300次左右,最高约500次,而磷酸铁锂动力锂电池,循环寿命达到2000次以上,标准充电(0.2C,5小时)使用,可达到2000次。同质量的铅酸电池则是新半年、旧半年、修修补补又半年,最多也就1~1.5年时间,而磷酸铁锂离子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。


高温性能好


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。工作温度范围宽广(-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。


容量大


具有比普通电池(铅酸等)更大的容量,通过电池的能力密度就了解,铅酸电池的能量密度约在40WH/kg,市场上主流的磷酸铁锂离子电池,能量密度均做到90WH/kg以上。


无记忆效应


可充电池在经常处于充满不放完的条件下工作,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,而磷酸铁锂离子电池无此现象(锂离子类电池一般没有记忆效应),电池无论处于什么状态,可随充随用,无须先放完再充电。


重量轻


同等规格容量的磷酸铁锂离子电池的体积是铅酸电池体积的2/3,重量是铅酸电池的1/3,二能量密度却是铅酸电池的数倍。


环境友好


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认证通过),无污染,符合欧洲RoHS规定,为绿色环保电池。锂离子电池之所以被业界看好,一个重要的原因是环保考量。


但有一点请正视,锂离子电池属于新能源行业不错,但它也不能防止重金属污染的问题。金属材料加工中有铅、砷、镉、汞、铬等都有可能会释放到灰尘和水中。电池本身就是一种化学物质,所以有可能会出现两种污染:一是生产工程中的工艺排泄物污染;二是报废以后的电池污染。


其他材料比较


目前最有希望应用于动力型锂离子电池的正极材料重要有改性锰酸锂(LiMn2O4)、磷酸铁锂(LiFePO4)和镍钴锰酸锂(Li(Ni,Co,Mn)O2)三元材料。镍钴锰酸锂三元材料由于钴的资源缺乏与镍、钴成高和价格波动大等原因,普遍认为很难成为电动汽车用动力型锂离子电池的主流,但可以与尖晶石锰酸锂在一定范围内混合使用。



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