憑借價格低廉、安全性高等優點,磷酸鐵鋰電池成為關注焦點。無論國內企業還是國外企業,都在加速布局該領域,那什么叫磷酸鐵鋰電池及磷酸鐵鋰電池優缺點有哪些呢?
什么叫磷酸鐵鋰電池?
磷酸鐵鋰電池是一種使用磷酸鐵鋰(LiFePO4)作為正極材料,碳作為負極材料的鋰離子電池,單體額定電壓為3.2V,充電截止電壓為3.6V~3.65V。那磷酸鐵鋰電池有什么優勢呢?
磷酸鐵鋰電池優缺點有哪些?
1、充放電效率高
Lifepo4 電池是鋰離子二次電池。一個主要用途是用于動力電池。它比鎳氫和鎳鎘電池有很大的優勢。Lifepo4電池充放電效率高,在放電狀態下充放電效率可達90%以上,而鉛酸電池則在80%左右。
2、lifepo4電池安全性能高
磷酸鐵鋰晶體中的PO鍵穩定不易分解,即使在高溫或過充下也不會像鈷酸鋰那樣坍塌或發熱,也不會形成強氧化性物質,因此具有良好的安全性。
據悉,在實際操作中,針刺或短路試驗中發現少部分樣品有燃燒現象,但未發生爆炸事件。在過充電實驗中,使用了比自放電電壓高數倍的高壓充電,發現仍有爆破現象。盡管如此,它的過充安全性相比普通的液態電解質鈷酸鋰電池有了很大的提升。
3、Lifepo4電池循環壽命長
Lifepo4電池是指以磷酸鐵鋰為正極材料的鋰離子電池。
長壽命鉛酸蓄電池循環壽命約為300次,最高可達500次。磷酸鐵鋰動力電池循環壽命達2000次以上,標準充電(5小時率)可達2000次。
同樣質量的鉛酸蓄電池“新半年,舊半年,保養維護半年”,最長可達1~1.5年,而lifepo4電池在同等條件下使用,理論壽命將達到 7~8 歲。
綜合考慮,理論上性能價格比是鉛酸電池的四倍以上。大電流放電可以用大電流2C快速充放電。在專用充電器下,1.5C充電1.5分鐘即可將電池充滿,啟動電流可達2C,而鉛酸電池則無此性能。
4、良好的溫度性能
磷酸鐵鋰峰值溫度可達350℃-500℃,而錳酸鋰和鈷酸鋰僅在200℃左右。 工作溫度范圍寬(-20C-+75C),耐高溫,磷酸鐵鋰電加熱峰值可達350°C-500°C,而錳酸鋰和鈷酸鋰僅在200°C。
5、Lifepo4 電池高容量
它比普通電池(鉛酸等)具有更大的容量。單體容量為5AH-1000AH。
6、無記憶效應
充電電池在經常沒有完全放電的條件下工作,容量會很快降到額定容量以下。這種現象稱為記憶效應。記憶力和鎳氫、鎳鎘電池一樣,但是lifepo4電池沒有這個現象,無論電池處于什么狀態,都可以隨充使用,無需放電再充電。
7、lifepo4電池的輕量化
同規格容量的lifepo4電池是鉛酸電池體積的2/3,重量是鉛酸電池的1/3。
8、Lifepo4電池環保
電池一般被認為不含任何重金屬和稀有金屬(鎳氫電池需要稀有金屬),無毒(SGS認證),無污染,符合歐洲RoHS法規,是絕對的綠色電池證書.
因此,鋰電池之所以受到業界青睞,主要是環保方面的考慮。因此,電池在“十一五”期間已被列入“863”國家高新技術發展規劃,成為國家重點扶持鼓勵發展項目。
隨著我國加入WTO,我國電動自行車的出口量將迅速增加,進入歐美的電動自行車已被要求配備無污染電池。
鋰離子電池的性能主要取決于正負極材料。磷酸鐵鋰是近年來才出現的鋰電池材料。其安全性能和循環壽命是其他材料無法比擬的。電池最重要的技術指標。
Lifepo4電池具有無毒、無污染、安全性能好、原材料廣泛、價格低廉、壽命長等優點。是新一代鋰離子電池的理想正極材料。
磷酸鐵鋰電池缺點
1、在磷酸鐵鋰制備時的燒結過程中,氧化鐵在高溫還原性氣氛下存在被還原成單質鐵的可能性。單質鐵會引起電池的微短路,是電池中最忌諱的物質。這也是日本一直不將該材料作為動力型鋰離子電池正極材料的主要原因;
2、磷酸鐵鋰存在一些性能上的缺陷,如振實密度與壓實密度很低,導致鋰離子電池的能量密度較低。低溫性能較差,即使將其納米化和碳包覆也沒有解決這一問題。美國阿貢國家實驗室儲能系統中心主任Don Hillebrand博士談到磷酸鋰鐵電池低溫性能的時候,他用terrible來形容,他們對磷酸鐵鋰型鋰離子電池測試結果表明表明磷酸鐵鋰電池在低溫下(0℃以下)無法使電動汽車行駛。盡管也有廠家宣稱磷酸鋰鐵電池在低溫下容量保持率還不錯,但是那是在放電電流較小和放電截止電壓很低的情況下。在這種狀況下,設備根本就無法啟動工作。
3、材料的制備成本與電池的制造成本較高,電池成品率低,一致性差。磷酸鐵鋰的納米化和碳包覆盡管提高了材料的電化學性能,但是也帶來了其它問題,如能量密度的降低、合成成本的提高、電極加工性能不良以及對環境要求苛刻等問題。盡管磷酸鐵鋰中的化學元素Li,Fe與P很豐富,成本也較低,但是制備出的磷酸鐵鋰產品成本并不低,即使去掉前期的研發成本,該材料的工藝成本加上較高的制備電池的成本,會使得最終單位儲能電量的成本較高。
4、產品一致性差。目前國內還沒有一家磷酸鐵鋰材料廠能夠解決這一問題。從材料制備角度來說,磷酸鐵鋰的合成反應是一個復雜的多相反應,有固相磷酸鹽、鐵的氧化物以及鋰鹽,外加碳的前驅體以及還原性氣相。在這一復雜的反應過程中,很難保證反應的一致性。
5、知識產權問題。最早的有關磷酸鐵鋰專利申請在1993年6月25日由F X MITTERMAIER & SOEHNE OHG (DE)獲得,并于同年8月19日公布申請結果。磷酸鐵鋰的基礎專利被美國德州大學所有,而碳包覆專利被加拿大人所申請。這兩個基礎性專利是無法繞過去的,如果成本中計算上專利使用費的話,那產品成本將會進一步提高。
以上就是什么叫磷酸鐵鋰電池及磷酸鐵鋰電池優缺點有哪些的介紹,相信大家看了之后對磷酸鐵鋰電池有了基礎的了解了。