什么是磷酸亞鐵鋰離子電池，磷酸亞鐵鋰離子電池有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-26 13:59
點(diǎn)擊量：次
11月7日，由中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所承擔(dān)的國網(wǎng)遼寧省電力有限公司課題“基于磷酸亞鐵鋰電池的變電站直流供電系統(tǒng)研制”通過國網(wǎng)遼寧省電力有限公司相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜因?yàn)收。與會(huì)專家對(duì)磷酸亞鐵鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)充分認(rèn)可，認(rèn)為其作為后備電源在變電站中值得推廣。
該項(xiàng)目主要研究磷酸亞鐵的電池管理系統(tǒng)，通過主動(dòng)均衡技術(shù)去控制單體鋰離子電池在長期浮充模式下電壓的一致性，將雙卡爾曼濾波應(yīng)用在剩余電量（soc）估算技術(shù)中，得到更精確的電池組剩余電量估算值，為電池組的故障診斷提供數(shù)據(jù)。用磷酸亞鐵鋰電池代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鉛酸蓄電池，主要解決了目前變電站中后備電源維護(hù)成本高、單位時(shí)間放電率低等問題。同時(shí)，磷酸亞鐵鋰電池相比鉛酸蓄電池也是一種更安全環(huán)保的后備電源。
該項(xiàng)目于2013年6月啟動(dòng)，同年12月在沈陽市勾蓮66kv變電站安裝并投入運(yùn)行，至今，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)良好。在發(fā)生交流電源失壓或設(shè)備維修時(shí)，為變電站提供穩(wěn)定可靠的后備電源，保證了站內(nèi)通信設(shè)備及一次設(shè)備的安全正常運(yùn)行。
然而，磷酸鐵鋰堆積密度低的缺點(diǎn)一直難以找到有效的解決方法，這阻礙了材料的實(shí)際應(yīng)用。鈷酸鋰的理論密度為5.1g/cm3，商品鈷酸鋰的振實(shí)密度一般為2.2-2.4g/cm3；而磷酸鐵鋰的理論密度僅為3.6g/cm3，本身就比鈷酸鋰要低得多。
為提高導(dǎo)電性，人們摻入導(dǎo)電碳材料，又顯著降低了材料的堆積密度，使得一般摻碳磷酸亞鐵鋰的振實(shí)密度只有1.0-1.3g/cm3。如此低的堆積密度使得磷酸亞鐵鋰的體積比容量比鈷酸鋰低很多，制成的電池體積大，成本相對(duì)較高，影響了實(shí)際應(yīng)用。
因此，提高磷酸亞鐵鋰的堆積密度和體積比容量對(duì)磷酸亞鐵鋰的實(shí)用化具有決定意義。粉體材料的顆粒形貌、粒徑及其分布直接影響材料的堆積密度，為此，人們對(duì)磷酸亞鐵鋰材料向球形方向進(jìn)行研究。研究和實(shí)際應(yīng)用表明，球形產(chǎn)品不僅具有堆積密度高、體積比容量大等突出優(yōu)點(diǎn)，而且還具有優(yōu)異的流動(dòng)性、分散性和可加工性能，十分有利于制作正極材料漿料和電極片的涂覆，提高極片品質(zhì)；此外，相對(duì)于無規(guī)則的顆粒，規(guī)則的球形顆粒表面比較容易包覆完整、均勻、牢固的修飾層，因此球形產(chǎn)品更有希望通過表面修飾進(jìn)一步改善綜合性能。
人們進(jìn)行濕法前驅(qū)體預(yù)處理、2次燒結(jié)的研究。在此基礎(chǔ)上，添加含碳的材料和過渡元素氧化物、稀土元素氧化物等方式，采用二價(jià)鐵鹽或三價(jià)鐵鹽、磷酸或磷酸鹽、氨水為原料，通過控制結(jié)晶技術(shù)合成高密度球形磷酸亞鐵前驅(qū)體，再與鋰源、碳源共混熱處理，通過碳熱還原法合成摻碳的高密度近球形磷酸亞鐵鋰。該磷酸亞鐵鋰粉體材料由單分散球形顆粒組成、粒徑可達(dá)到4.5-10μm、振實(shí)密度可達(dá)1.4-1.8g/cm3、可逆容量超過了150mAh/g，導(dǎo)電性提高了100萬倍的LiFePO4 正極材料，這對(duì)磷酸亞鐵鋰材料應(yīng)用到大容量、高功率的鋰離子電池上成為可能，極大地促進(jìn)該材料的產(chǎn)業(yè)化。
