1996年,德克萨斯大学发现磷酸盐可作为再充电锂离子电池的阴极材料。磷酸锂具有良好的电化学性能和低电阻。这是通过纳米级磷酸盐阴极材料实现的。重要优点是高额定电流和长循环寿命;良好的热稳定性,增强了安全性和对滥用的容忍度。
假如长时间保持在高电压下,磷酸锂对全部充电条件的耐受性更强,并且比其他锂离子系统的应力更小。缺点是,较低的3.2V电池标称电压使得比能量低于钴掺杂锂离子电池。关于大多数电池来说,低温会降低性能,升高储存温度会缩短使用寿命,磷酸锂也不例外。磷酸锂具有比其他锂离子电池更高的自放电,这可能会引起老化进而带来均衡问题,虽然可以通过选用高质量的电池或使用先进的电池管理系统来弥补,但这两种方式都新增了电池组的成本。电池寿命对制造过程中的杂质非常敏感,不能承受水分的掺杂,由于水分杂质的存在有些电池最短寿命只有50个循环。图9总结了磷酸锂的属性。
常用磷酸锂代替铅酸起动蓄电池。四个串联电池出现12.80V,与六个2V铅酸电池串联的电压相似。车辆将铅酸充电至14.40V(2.40V/电池)并保持浮充状态。浮充的用意在于保持完全充电水平并防止铅酸电池硫酸化。
通过串联四个磷酸锂离子电池,每个电池的电压均为3.60V,这是正确的满充电电压。此时,应该断开充电,但驾驶时继续充电。磷酸锂容忍一些过度充电;然而,由于大多数车辆在长途旅行中长时间保持电压在14.40V,可能会新增磷酸锂离子电池的机械应力。时间会告诉我们磷酸锂作为铅酸电池的替代品能够承受多长时间的过充电。低温也会降低锂离子的性能,可能会影响极端情况下的起动能力。
磷酸锂具有良好的安全性和长寿命,比能量适中,自放电能力增强。
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汇总表
磷酸铁锂:LiFePO4阴极,石墨阳极
简称:LFP或磷酸锂,始于1996年
电压
3.20,标称值3.30V;典型工作范围2.5-3.65V
比能(容量)
90-120Wh/kg
充电(C率)
1C典型,充电至3.65V;典型的3小时充电时间
放电(C率)
1C,25C在一些电芯上可行;40A脉冲(2s);2.50V截止(低于2V导致损坏)
循环寿命
1000-2000(与放电深度,温度有关)
热失控
270C(518F)即使充满电,电池也非常安全
应用
便携式和固定式,要高负载电流和耐久性的应用场景
非常平坦的电压放电曲线但容量低。最安全的
锂离子之一。用于特殊市场。高自放电。
镍钴铝酸锂离子电池或NCA自1999年以后被应用。它具有较高的比能量,相当好的比功率和长的使用寿命与NMC有相似之处。不太讨人喜欢的是安全性和成本。
高能量和功率密度以及良好的使用寿命使NCA成为EV动力系统的候选者。高成本和边际安全性却有负面的影响。