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锂电池百科

详解磷酸铁锂电池的优缺点

作者: GLIDA发表时间:2020-10-09 18:17:06浏览量:66

磷酸铁锂电池的优势良好的高温性能磷酸铁锂的电热峰值可达350-500,而锰酸锂和钴酸锂仅为200左右。工作温度范围宽(-20-75),电加热峰值在磷酸铁锂可达350-500,而在锰酸锂和钴酸锂仅为200左右。
文本标签:磷酸铁锂电池

  磷酸铁锂电池的优势


  1.良好的高温性能


  磷酸铁锂的电热峰值可达350-500,而锰酸锂和钴酸锂仅为200左右。工作温度范围宽(-20-75),电加热峰值在磷酸铁锂可达350-500,而在锰酸锂和钴酸锂仅为200左右。



  2.安全性能的改进


  磷酸铁锂晶体中的P-O键稳定,不易分解。即使在高温或过度充电的情况下,它也不会像钴酸锂,那样塌陷、发热或形成强氧化性物质,因此具有良好的安全性。据报道,在实践中,针灸或短路实验中发现少量样品燃烧,但没有发生爆炸。在过充实验中,用大大超过自身放电电压的高压充电,发现仍有爆炸。尽管如此,与普通液体电解质钴酸锂电池相比,它的过充电安全性已大大提高。



  3.使用寿命的提高


  磷酸铁锂电池是指以磷酸铁锂为正极材料的锂离子电池。


  长寿命铅酸电池的循环寿命约为300次,最高为500次,而磷酸铁锂动力电池的循环寿命超过2000次,标准充电(5小时率)可达2000次。同等质量的铅酸电池为“新半年、旧半年、维护半年”,最多需要1~1.5年,而磷酸铁锂电池在同等条件下使用理论寿命可达7~8年。综合考虑,性价比理论上是铅酸电池的4倍以上。大电流放电可以在2C的大电流下快速充放电。在专用充电器下,电池在1.5C充电后40分钟内即可充满电,启动电流可达2 C,而铅酸电池则无此性能。



  4.大容量


  当电池总是在满放电的情况下工作时,容量会迅速低于额定容量。这种现象叫做记忆效应。比如镍氢、镍镉电池有记忆,但磷酸铁锂电池没有这种现象。无论电池处于什么状态,都可以在充电时使用,充电前不需要放电。



  5.轻量


  同规格同容量的磷酸铁锂电池体积是铅酸电池的2/3,重量是铅酸电池的1/3。



  6.环境保护


  磷酸铁锂电池一般被认为不含任何重金属和稀有金属(镍氢电池需要稀有金属),无毒(通过SGS认证),无污染,符合欧洲,的RoHS法规,绝对是绿色电池证书。所以锂电池之所以受到业界青睐,主要是出于环保考虑。因此,该电池被列入“十五”期间“863”国家高新技术发展规划,成为国家支持和鼓励的重点项目。随着中国加入世贸组织,中国电动自行车的出口量将迅速增加,而进入美, 欧的电动自行车已被要求配备无污染的电池。但有专家表示,铅酸蓄电池造成的环境污染主要发生在企业不规范的生产过程和回收过程中。同理,锂电池属于新能源产业,但也无法避免重金属污染。铅、砷、镉、汞、铬等。在金属材料加工过程中可能会释放到灰尘和水中。电池本身就是一种化学物质,所以可能存在两种污染:一种是生产工程中工艺排泄物的污染;二、报废后电池污染。

      磷酸铁锂电池的缺点


  如低温性能差,正极材料振实密度低,同等容量的磷酸铁锂电池体积大于锂离子电池如钴酸锂,因此在微型电池中没有优势。当用于动力电池时,磷酸铁锂电池和其他电池一样,需要面对电池一致性的问题。


  


  1.在烧结过程中,在制备磷酸铁锂,氧化铁的过程中,可以在高温还原气氛下还原成单质铁。单质铁会引起电池微短路,这是电池中最忌讳的物质。这也是日本没有使用这种材料作为动力锂离子电池负极材料的主要原因。


  目前,我国广泛选择磷酸铁锂作为动力锂离子电池的负极材料,市场分析员看好这种来自政府、科研机构、企业乃至证券公司的材料作为动力锂离子电池的发展方向。原因如下:第一,受美国,化合价研发方向的影响,美国A123公司率先采用磷酸铁锂作为锂离子电池负极材料。其次,我国还没有制备出具有良好高温循环和储存性能的动力锂离子电池用锰酸锂材料。然而,磷酸铁锂也有不可忽视的根本缺陷;



  2.磷酸铁锂存在一些性能缺陷,如振实密度低、致密密度大,导致锂离子电池能量密度低。低温性能差,甚至纳米化和碳包覆都没有解决这个问题。当谈到磷酸铁锂电池的低温性能时,美国, 阿贡国家实验室储能系统中心主任唐希莱布兰德博士称之为“可怕”。磷酸铁锂锂离子电池测试结果表明,磷酸铁锂电池在低温(0以下)下无法驱动电动汽车。虽然有厂家声称磷酸铁锂电池低温下容量保持率好,但是是在放电电流小,放电截止电压低的情况下。在这种情况下,设备根本无法开始工作。



  3.材料制备成本和电池制造成本高,电池成品率低,一致性差。磷酸铁锂的纳米化和碳包覆虽然提高了材料的电化学性能,但也带来了其他问题,如能量密度降低、合成成本增加、电极加工性能差和环境要求严格等。虽然的化学元素锂、铁、磷含量丰富,成本较低,但制得的产品成本不低。即使去掉之前的研发成本,这种材料的工艺成本加上更高的制备电池的成本,也会使得最终的单位储能成本更高。产品一致性差。目前国内还没有磷酸铁锂材料厂能解决这个问题。从材料制备的角度来看,磷酸铁锂的合成反应是一个复杂的多相反应,包括固体磷酸盐、氧化铁和锂盐,外加碳前驱体和还原气相。在这个复杂的反应过程中,很难保证反应的一致性。



  4.知识产权。目前磷酸铁锂的基础专利归美国, 德州大学所有,碳涂层专利由加拿大人申请。这两项基本专利是不能绕过的。如果在成本中计算专利使用费,产品成本会进一步增加。


  此外,从开发和生产锂离子电池的经验来看,日本是第一个将锂离子电池商业化的国家,并且一直占据着高端锂离子电池市场。虽然美国在一些基础研究方面领先,但迄今为止还没有大规模的锂离子电池制造商。因此,日本选择改性锰酸锂作为动力锂离子电池负极材料更为合理。即使在美国,使用磷酸铁锂和锰酸锂作为动力锂离子电池负极材料的制造商也占到了一半,联邦政府也支持这两种系统的研发。鉴于上述问题,磷酸铁锂难以在新能源汽车等领域广泛用作动力锂离子电池的负极材料。如果能解决锰酸锂的高温循环和储存性能差的问题,它将以其低成本和高倍率性能的优势在动力锂离子电池中具有巨大的潜力。

2020-10-09 66人浏览

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