在金属交易市场,钴(Co)最贵,并且存储量不多,镍(Ni)、锰(Mn)较便宜,而铁(Fe)最便宜。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正极材料做成的锂离子电池应是最便宜的。它的另一个特点是对环境无污染。
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。由于各个生产厂家采用的正、负极材料、电解质材料的质量及工艺不同,其性能上会有些差异。例如同一种型号(同一种封装的标准电池),其电池的容量有较大差别(10%~20%)。
这里要说明的是,不同工厂生产的磷酸铁锂动力电池在各项性能参数上会有一些差别;另外,有一些电池性能未列入,如电池内阻、自放电率、充放电温度等。
磷酸铁锂动力电池的容量有较大差别,可以分成三类: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。目前应用较广的小型标准圆柱形封装的磷酸铁锂动力电池,其参数廓尺寸:直径为18mm、高6??50mm(型号为18650)。
磷酸铁锂电池的特点
通过上述介绍,LiFePO4电池可归纳下述特点。
高效率输出:标准放电为2~5C、连续高电流放电可达10C,瞬间脉冲放电(10S)可达20C;
高温时性能良好:外部温度65℃时内部温度则高达95℃,电池放电结束时温度可达160℃,电池的结构安全、完好;
即使电池内部或外部受到伤害,电池不燃烧、不爆炸、安全性最好;极好的循环寿命,经500次循环,其放电容量仍大于95%;
过放电到零伏也无损坏;可快速充电;低成本;对环境无污染。
磷酸铁锂动力电池的应用
由于磷酸铁锂动力电池具有上述特点,并且生产出各种不同容量的电池,很快得到广泛地应用。它主要应用领域有:
大型电动车辆:公交车、电动汽车、景点游览车及混合动力车等;
轻型电动车: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;
电动工具:电钻、电锯、割草机等;
遥控汽车、船、飞机等玩具;
太阳能及风力发电的储能设备;
UPS及应急灯、警示灯及矿灯(安全性最好);
替代照相机中3V的一次性锂电池及9V的镍镉或镍氢可充电电池(尺寸完全相同);
小型医疗仪器设备及便携式仪器等。
电池性能
锂离子动力电池的性能主要取决于正负极材料,磷酸铁锂作为锂电池材料是近几年才出现的事,国内开发出大容量磷酸铁锂电池是2005年7月。其安全性能与循环寿命是其它材料所无法相比的,这些也正是动力电池最重要的技术指标。1C充放循环寿命达2000次。单节电池过充电压30V不燃烧,穿刺不爆炸。磷酸铁锂正极材料做出大容量锂离子电池更易串联使用。以满足电动车频繁充放电的需要。具有无毒、无污染、安全性能好、原材料来源广泛、价格便宜,寿命长等优点,是新一代锂离子电池的理想正极材料。
本项目属于高新技术项目中功能性能源材料的开发,是国家“863”计划、“973”计划和“十一五”高技术产业发展规划重点支持的领域。
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。
科研应用
最近,有关新型电池取得进展、有望取代传统锂电池的报道接连不断,让我们看到了手机、平板拥有更长续航时间的希望,不过可惜大部分都停留在实验室研究阶段,何时乃至能否大规模投入商用都不好说。
在DebochTEC.GmbH公布的磷酸铁锂电池技术白皮书中,在使用复合纳米材料后,单节32650规格(直径32mm/长度65mm)电芯的能量密度能够提升到6000mAh,与当前业界32650规格单节5000mAh的规格相比,同等体积提升了足足1000mAh,也就是20%之多,1节就能给iPhone4S手机反复充电差不多4次。
更令人欣喜的是,在单颗低倍率充放电环境下使用,这种电池在循环使用多达3000次后,电量依旧保持在80%左右,而普通锂电池循环充电500次左右就这德行了。按照每3天充放电一次计算,可以连续使用24年之久,是名符其实的长寿电池。
这种新型电池技术可以广泛应用于便携移动电源、小型UPS、笔记本电池、汽车电瓶等各种设备,而且针对不同使用环境,DebochTEC.GmbH还按照循环充电次数的差异使用了不同的电芯颜色:面向特种级的为金色,循环次数为3000次;民用汽车领域中使用蓝色,2500次;绿色的、2000次的适用于小型便携式移动设备。