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什么是磷酸铁锂电池 磷酸铁锂电池和锂电池

时间:2022-08-12 15:06:09 来源:网编 浏览:793

【摘要】什么是磷酸铁锂电池 磷酸铁锂电池和锂电池太阳能路灯中所用的磷酸铁锂电池是指将磷酸铁锂作为正极材料锂离子电池。锂离子电池的正极材料主要是钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。这里磷酸铁锂是现在几乎在锂离子电池中使用的正极材料。从材料的原理来说,磷酸铁锂也是嵌入/脱嵌入过程,该原理与钴酸锂、锰酸锂完全相同。磷酸铁锂电池属于锂离子二次电......

什么是磷酸铁锂电池 磷酸铁锂电池和锂电池

太阳能路灯中所用的磷酸铁锂电池是指将磷酸铁锂作为正极材料锂离子电池。锂离子电池的正极材料主要是钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。这里磷酸铁锂是现在几乎在锂离子电池中使用的正极材料。从材料的原理来说,磷酸铁锂也是嵌入/脱嵌入过程,该原理与钴酸锂、锰酸锂完全相同。

磷酸铁锂电池属于锂离子二次电池,主要用途被用作动力电池,与NI-MH、Ni-Cd电池相比具有较大的优越性,充电放电效率高,倍率放电的情况下,充放电效率达到90%以上,铅酸电池约80%。

8个优点

1、安全性能的改善

磷酸铁锂晶体中的p-O结合坚固,难以分解,即使在高温或过填充时也不会像钴酸锂那样结构崩溃发热,形成强氧化性物质,因此具有良好的安全性。在实际操作中,针扎和短路实验中,在部分样品中观察到燃烧现象,但是没有发现一个爆炸,但是在过填充实验中,高电压充电大大超过了自放电电压的数倍,依然存在爆炸现象。然而,过填充安全性大大提高了普通液体电解液钴酸锂电池。

2、寿命的改善

长寿命铅酸电池的周期寿命为300次左右,最多500次磷酸铁锂动力电池,周期寿命2000次以上,标准充电(5小时率)可使用到2000次。该质量的铅酸电池是“新半年、旧半年、维护又半年”,最多也就是1~1.5年,磷酸铁锂电池在同一条件下使用,理论寿命达到7~8年。综合考虑的话,性能寿命是铅酸电池的4倍以上。大电流放电可以通过大电流2C快速充放电,在专用充电器下以1.5C充电40分钟,就能满足电池,启动电流能达到2C,但是铅酸电池没有这个性能。

3、高温性能良好

磷酸铁锂电热峰值为350°C?达到500°C,锰酸锂和钴酸锂只不过是200°C左右。工作温度范围广(-20C-+75C,有耐高温特性磷酸铁锂的电热峰达到350°C-500°C,锰酸锂和钴酸锂只不过是200°C左右。

4、大容量

具有比通常的电池铅酸等)大的容量。5AH-100AH(单体)

5、没有记忆效果

可充电池在始终满足的状态下工作,容量急速低于额定容量值的现象称为存储效果。如镍氢,镍镉电池那样有记忆性,磷酸铁锂电池如果没有这种现象,电池无论在什么状态下,都可以随着充电使用,不需要先放好再充电。

6、轻量

同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、环境保护

该电池一般为重金属和稀有金属(镍氢电池需要稀有金属),无毒SGS认证通过,无污染,符合欧洲RoHS的规定,是绝对的绿色环保电池证。因此锂电池业界常见的主要是考虑环境保护,这个电池被纳入“十五”期间的“863”国家高新技术发展计划,成为国家重点支持和鼓励发展的项目。随着中国加入WTO,中国电动自行车的出口量迅速增加,进入欧美市场的电动自行车要求配备无污染电池。

但是,据专家说,铅酸电池造成的环境污染主要发生在企业没有规范化的生产过程和回收处理的一部分。同样,锂电池属于新能源行业是好的,但是重金属污染的问题也不可避免。金属材料加工中,铅、砷、镉、汞、铬等可能会释放到灰尘和水中。电池本身是化学物质,有可能产生两种污染。一个是生产过程中的排泄物污染。第二个是废弃后的电池污染。

当然磷酸铁锂电池也有缺点:例如低温性能差、正极材料振实密度小、等容量磷酸铁锂电池的体积比钴酸锂等锂离子电池大,所以在微电池中没有优越性。另一方面,在使用功率电池的情况下,磷酸铁锂电池需要与其他电池同样地面对电池匹配性的问题。

材料是否具有应用发展的潜力除了关注其优点之外,材料是否具有根本缺陷更重要。

现在在国内,动力型锂离子电池的正极材料一般被选择为磷酸铁锂,从政府、科学研究机关、企业、证券公司等市场分析家看到这种材料,作为动力型锂离子电池的发展方向。分析那个原因的话,主要有以下2点。首先,受到美国研究开发方向的影响,采用了美国Valence和A123公司最早磷酸铁锂制作的锂离子电池正极材料。接着,在国内,没有制备能够在动力供给型锂离子电池中使用的具有良好高温循环和储藏性能锰酸锂的材料。但是磷酸铁锂也有不能忽视的根本缺陷,总结起来主要有以下几点。

1、磷酸铁锂在制备时的烧结过程中,氧化铁有可能在高温还原性环境下还原成单体铁。单质铁引起电池的短路,是电池中最忌讳的物质。这也是日本没有将这种材料作为动力型锂离子电池正极材料使用的主要原因。

2、磷酸铁锂存在压缩密度低、振实密度能量密度低等几个性能上的缺陷,锂离子电池能量密度低。低温性能较差,即使纳米化和碳覆盖也没有解决这个问题。美国阿贡国家实验室储能系统中心主任DonHillebrand博士关于磷酸锂铁电池的低温性能,用terrible来形容,磷酸铁锂型锂离子电池的试验结果表示磷酸铁锂电池低温(0°C以下)不能让电动汽车行驶。磷酸锂铁也有厂家主张电池在低温下的电容保持率不坏,但那是放电电流小,放电切断电压低的情况。在这种情况下,设备无法启动动作。

3、材料的制造成本和电池的制造成本高,电池的成品率低,一致性差。磷酸铁锂的纳米化和碳涂层提高了材料的电化学性质,但会导致能量密度降低、合成成本提高、电极加工性能不良、以及对环境要求严格等其他问题。磷酸铁锂的化学元素Li、Fe的p和丰富,成本也低,但是所制造的磷酸铁锂产品的成本不低,即使除去前期的研究开发成本,通过对该材料的工艺成本加上高电池的制造成本,最终单位的能量积蓄电力的成本也会变高。

4、产品一致性差。现在,在国内没有一家能解决这个问题的房子磷酸铁锂材料厂。从材料制备的观点来看,磷酸铁锂的合成反应是固相磷酸盐具有铁的氧化物和锂盐、碳添加前驱体以及还原性气相的复杂多相反应。在这个复杂的反应过程中,难以保证反应的一致性。

5、知识产权问题。最初的关联磷酸铁锂专利申请于1993年6月25日由FXMAITERMIERamp提出。SOEHNE取得OHGDE,同年8月19日公布了申请结果。磷酸铁锂的基础专利归美国德州大学所有,碳覆盖专利由加拿大人申请。这两个基本专利是不可绕行的,在成本中计算专利使用费的话,产品成本会进一步提高。

从研究开发和生产锂离子电池的经验来看,日本是锂离子电池最早商业化的国家,占据了高端锂离子电池市场。美国虽然在一些基础研究方面领先,但迄今为止没有一家大的锂离子电池生产企业。因此,日本选择动力型锂离子电池作为正极材料改性锰酸锂更合理。在美国,将磷酸铁锂和锰酸锂作为动力型锂离子电池正极材料的制造商也占据了一半,联邦政府也同时支持这两个系统的研究开发。磷酸铁锂鉴于上述问题,难以作为动力型锂离子电池的正极材料在新能源汽车等领域广泛应用。锰酸锂如果能解决存在的高温循环和储藏性能较差的难题,由于其低成本和高倍率性能的优点,对动力型锂离子电池的应用有很大的潜力。

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