磷酸鐵鋰電池為什么性能好？原因有哪些？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-05-11 14:09
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材料科學家Ming Tang在一篇新聞稿中稱：“我們都清楚這種材料效果非常好，但是對于其中的真正原因科學家們一直爭論不休。這種材料在許多方面并非如此優(yōu)秀，但是有時候又會超出人們的預期。”
磷酸鐵鋰電池為啥性能好？或許是因為本身的缺陷
研究人員發(fā)現(xiàn)，在制造磷酸鐵鋰的過程中，它晶格中的一些原子出現(xiàn)了一種名為反位缺陷的錯位現(xiàn)象?？茖W家通過研究發(fā)現(xiàn)，這種反位缺陷或許能夠解答這種材料令人敬佩的性能表現(xiàn)。這種缺陷讓正極材料能夠從更大的表面區(qū)域釋放和收集鋰離子。
在此之前，科學家們假定鋰離子只能夠在單一方向上移動，這樣就限制了能夠釋放和吸收鋰離子的材料表面大小。顯微成像技術(shù)和計算機模型讓科學家們能夠在電池充電過程中觀察到離子的運動狀態(tài)。科學家們分析表明，反位缺陷的存在讓離子出現(xiàn)了新的運動方向。
這種缺陷有效的增加了磷酸鐵鋰納米棒的表面活躍區(qū)域，讓正極和電解液之間的鋰離子傳播更加高效。Tang聲稱：“大多數(shù)電池正極都被打造成薄盤的形狀來增加鋰離子的單向運動。我們的發(fā)現(xiàn)改變了我們對磷酸鐵鋰最優(yōu)化形狀設計的看法。這種缺陷的存在讓鋰離子能夠多方向運動，這意味著我們讓性能最大化的設計標準是完全不準確的。”
即使是電池研究領域的專家們也并非全部了解鋰離子電池及其部件的電化學性能和過程。但是隨著更多的科學家來設想和分析這些電化學過程和性能，我們將能夠更多的對其進行完善，讓鋰電池的性能盡可能的高效。
動力電池的安全性是電動車中使用中最應受關注的問題。一般來說，電池安全性是和電池中儲存的能量成反比的，即所能釋放的能量越大，其安全性風險就越大，純電動轎車電池容量一般為幾十千瓦時，而純電動公交車電池容量高達幾百千瓦時，隨著電池容量的增加，電池體積也在增加，其散熱性能變差，出安全事故的可能性增加。因此，將鋰離子蓄電池做成動力電池，就必須提高其安全性能，單體電池愈大，要求達到的安全性指標也就愈高。
目前涉及國內(nèi)磷酸鐵鋰動力電池的生產(chǎn)企業(yè)多達100多家，而在現(xiàn)有的國內(nèi)新能源汽車動力電池供應環(huán)節(jié)中，磷酸鐵鋰動力電池幾乎占據(jù)著商用車整個市場。但是由于磷酸鐵鋰電池理論能量密度提升空間有限，最大為150Wh/kg。國內(nèi)有大型動力電池企業(yè)在積極開發(fā)能量密度更高的磷酸鐵錳鋰材料新型動力鋰電池。
因為三元鋰電池的比能量比較高，這種優(yōu)勢使其有相應的市場需求，但我很早以前就說過，從安全性上看，磷酸鐵鋰電池更有優(yōu)勢，比如以前發(fā)生事故的三元材料中鎳鈷鋁三元材料18650電池在180攝氏度以上會出現(xiàn)自加熱，起火后很難控制，而磷酸鐵鋰材料到了250攝氏度以上才會出現(xiàn)放熱現(xiàn)象，因此磷酸鐵鋰電池應用在商用車上，尤其是城市公交車和大巴車上，這對國內(nèi)電動汽車發(fā)展來說是一個正確的選擇，對人民生命財產(chǎn)安全更有保障。
目前動力電池企業(yè)產(chǎn)銷狀況比較好，受到的各方面關注也相應比較多，這就更需要加強研發(fā)，不斷提升產(chǎn)品技術(shù)含量。黃學杰認為，影響鋰離子電池安全性的主要因素有電池的材料選擇、結(jié)構(gòu)設計、制造工藝、電熱管理、電池包設計和使用條件等，研究單體電芯產(chǎn)熱規(guī)律，根據(jù)電池的應用需求以安全為優(yōu)先選擇材料和設計電池及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，采用高精度設備制造，加強生產(chǎn)全過程的監(jiān)測，開發(fā)智能化電池管理系統(tǒng)和根據(jù)整車使用條件設計電池包。
同理，中國的整車企業(yè)也不應當把電池當做整車的配套產(chǎn)品，而是要逐步將動力電池生產(chǎn)納入自己的運營管理體系，以嚴格保證質(zhì)量。設計遠程監(jiān)控自診斷報警系統(tǒng)，對運行中的動力電池進行實時監(jiān)控和診斷。
