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一分钟让你大白什么是磷酸铁锂电池

  太阳能路灯中所用的磷酸铁锂电池,是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。锂离子电池的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。此中磷酸铁锂是目前绝大大都锂离子电池使用的正极材料。从材料的道理上讲,磷酸铁锂也是一种嵌入/脱嵌过程,这一道理与钴酸锂,锰酸锂完全不异。


  磷酸铁锂电池属于锂离子二次电池,一个主要用途是用作动力电池,相对NI-MH、Ni-Cd电池有很大优势,充放电效率较高,倍率放电情况下充放电效率可达90%以上,而铅酸电池约为80%。


  八大优势


  1、安全性能的改善


  磷酸铁锂晶体中的P-O键安靖,难以分化,即便在高温或过充时也不会像钴酸锂一样布局崩塌发烧或是形成强氧化性物质,因此拥有良好的安全性。有陈述指出,实际操作中针刺或短路尝试中发现有小部门样品呈现燃烧现象,但未呈现一例爆炸事件,而过充尝试中使用大大超出自身放电电压数倍的高电压充电,发现依然有爆炸现象。虽然如此,其过充安全性较之普通液态电解液钴酸锂电池,已大有改善。


  2、寿命的改善


  长寿命铅酸电池的循环寿命在300次摆布,最高也就500次,而磷酸铁锂动力电池,循环寿命达到2000次以上,尺度充电(5小时率)使用,可达到2000次。同质量的铅酸电池是“新半年、旧半年、维护维护又半年”,最多也就1~1.5年时间,而磷酸铁锂电池在同样条件下使用,理论寿命将达到7~8年。综合考虑,性能寿命是铅酸电池的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。


  3、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℃摆布。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℃摆布。


  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,而磷酸铁锂电池无此现象,电池无论处于什么状态,可随充随用,无须先放完再充电。


  6、重量轻


  同等规格容量的磷酸铁锂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。


  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认证通过),无污染,符合欧洲RoHS规定,为绝对的绿色环保电池证。所以锂电池之所以被业界看好,主要是环保考量,因此该电池又列入了“十五”期间的“863”国家高科技成长打算,成为国家重点撑持和鼓励成长的项目。随着中国插手WTO,中国电动自行车的出口量将迅速增大,而进入欧美的电动自行车已要求配备无污染电池。


  但有专家暗示,铅酸电池造成的环境污染,主要发生在企业不规范的出产过程和回收措置环节。同理,锂电池属于新能源行业不错,但它也不能避免重金属污染的问题。金属材料加工中有铅、砷、镉、汞、铬等都有可能会释放到尘埃和水中。电池本身就是一种化学物质,所以有可能会发生两种污染:一是出产工程中的工艺分泌物污染;二是报废以后的电池污染。


  当然磷酸铁锂电池也有其错误谬误:例如低温性能差,正极材料振实密度小,等容量的磷酸铁锂电池的体积要大于钴酸锂等锂离子电池,因此在微型电池方面不具有优势。而用于动力电池时,磷酸铁锂电池和其他电池一样,需要面对电池一致性问题。


  一种材料是否具有应用成长潜力,除了存眷其长处外,更为关键的是该材料是否具有底子性的缺陷。


  国内此刻遍及选择磷酸铁锂作为动力型锂离子电池的正极材料,从当局、科研机构、企业甚至是证券公司等市场分析员都看好这一材料,将其作为动力型锂离子电池的成长标的目的。分析其原因,主要有下列两点:首先是受到美国研发标的目的的影响,美国Valence与A123公司最早采用磷酸铁锂做锂离子电池的正极材料。其次是国内一直没有制备出可供动力型锂离子电池使用的具有良好高温循环与储存性能的锰酸锂材料。但磷酸铁锂也存在不容忽视的底子性缺陷,归结起来主要有以下几点:


  1、在磷酸铁锂制备时的烧结过程中,氧化铁在高温还原性氛围下存在被还原成单质铁的可能性。单质铁会引起电池的微短路,是电池中最忌讳的物质。这也是日本一直不将该材料作为动力型锂离子电池正极材料的主要原因。


  2、磷酸铁锂存在一些性能上的缺陷,如振实密度与压实密度很低,导致锂离子电池的能量密度较低。低温性能较差,即使将其纳米化和碳包覆也没有解决这一问题。美国阿贡国家尝试室储能系统中心主任DonHillebrand博士谈到磷酸锂铁电池低温性能的时候,他用terrible来形容,他们对磷酸铁锂型锂离子电池测试成果表白表白磷酸铁锂电池在低温下(0℃以下)无法使电动汽车行驶。尽管也有厂家传布鼓吹磷酸锂铁电池在低温下容量保持率还不错,但是那是在放电电流较小和放电截止电压很低的情况下。在这种状况下,设备底子就无法启动工作。


  3、材料的制备成本与电池的制造成本较高,电池成品率低,一致性差。磷酸铁锂的纳米化和碳包覆尽管提高了材料的电化学性能,但是也带来了其它问题,如能量密度的降低、合成成本的提高、电极加工性能不良以及对环境要求苛刻等问题。尽管磷酸铁锂中的化学元素Li,Fe与P很丰硕,成本也较低,但是制备出的磷酸铁锂产物成本并不低,即使去掉前期的研发成本,该材料的工艺成本加上较高的制备电池的成本,会使得最终单元储能电量的成本较高。


  4、产物一致性差。目前国内还没有一家磷酸铁锂材料厂能够解决这一问题。从材料制备角度来说,磷酸铁锂的合成反映是一个复杂的多相反映,有固相磷酸盐、铁的氧化物以及锂盐,外加碳的前驱体以及还原性气相。在这一复杂的反映过程中,很难保证反映的一致性。


  5、常识产权问题。最早的有关磷酸铁锂专利申请在1993年6月25日由FXMITTERMAIER&SOEHNEOHG(DE)获得,并于同年8月19日发布申请成果。磷酸铁锂的基础专利被美国德州大学所有,而碳包覆专利被加拿大人所申请。这两个基础性专利是无法绕过去的,如果成本中计算上专利使用费的话,那产物成本将会进一步提高。


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