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磷酸铁锂电池的八大优势是什么 有哪些缺点

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磷酸铁锂电池的八大优势

1安全性能的改善

磷酸铁锂晶体中的P-O键稳固难以分解即便在高温或过充时也不会像钴酸锂一样结构崩塌发热或是形成强氧化性物质因此拥有良好的安全性有报告指出实际操作中针刺或短路实验中发现有小部分样品出现燃烧现象但未出现一例爆炸事件而过充实验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

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

长寿命铅酸电池的循环寿命在300次左右最高也就500次而磷酸铁锂动力电池循环寿命达到2000次以上标准充电(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年综合考虑性能价格比理论上为铅酸电池的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℃左右工作温度范围宽广(-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℃左右

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

但有专家表示铅酸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处理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铬等都有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有可能会产生两种污染一是生产工程中的工艺排泄物污染二是报废以后的电池污染

磷酸铁锂电池也有其缺点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

8动力电池的对比

目前最有希望应用于动力型锂离子电池的正极材料主要有改性锰酸锂(LiMn2O4)磷酸铁锂(LiFePO4)和镍钴锰酸锂(LiNi,Co,MnO2)三元材料镍钴锰酸锂三元材料由于钴的资源缺乏与镍钴成高和价格波动大等原因普遍认为很难成为电动汽车用动力型锂离子电池的主流但可以与尖晶石锰酸锂在一定范围内混合使用

磷酸铁锂电池的缺点

一种材料是否具有应用发展潜力除了关注其优点外更为关键的是该材料是否具有根本性的缺陷

国内现在普遍选择磷酸铁锂作为动力型锂离子电池的正极材料从政府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发展方向分析其原因主要有下列两点首先是受到美国研发方向的影响美国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根本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气氛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实验室储能系统中心主任Don Hillebrand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结果表明表明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宣称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根本就无法启动工作

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LiFe与P很丰富成本也较低但是制备出的磷酸铁锂产品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位储能电量的成本较高

4产品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应是一个复杂的多相反应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应过程中很难保证反应的一致性

5知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F X MITTERMAIER

2024-08-11
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