與三元鋰電池相比磷酸鐵鋰電池的高溫性能更好是為什么？磷酸鐵鋰電池技術(shù)特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)性適用于大中型市場(chǎng)場(chǎng)景嗎？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-14 15:11
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磷酸鐵鋰電池與錳酸鋰、鈷酸鋰、三元鋰電池同是鋰離子電池的分支，它的性能主要適用于動(dòng)力應(yīng)用，這時(shí)稱之為磷酸鐵鋰動(dòng)力電池，也稱為鋰鐵電池。因此，磷酸鐵鋰電池優(yōu)勢(shì)主要是指其與其他電池在動(dòng)力應(yīng)用上的比較。在此意義上，將主要比較它與三元鋰電池和鉛酸電池的相對(duì)優(yōu)勢(shì)。
一、 與三元鋰電池相比的耐高溫優(yōu)勢(shì)。磷酸鐵鋰電池的高溫性能更好，可耐350°C~500°C的高溫，而錳酸鋰/鈷酸鋰通常只有200°C左右，改性的三元鋰電池的材料大致也會(huì)在200°C時(shí)發(fā)生分解。
二、 三者當(dāng)中的“長(zhǎng)者”——絕對(duì)的長(zhǎng)壽命優(yōu)勢(shì)。磷酸鐵鋰電池比鉛酸電池和三元鋰電池的循環(huán)壽命都長(zhǎng)。鉛酸電池中的“長(zhǎng)壽命”者不過(guò)300次左右，最高500次；三元鋰電池理論上可達(dá)2000次，實(shí)際應(yīng)用到1000次左右容量會(huì)衰減到60%；而磷酸鐵鋰電池真實(shí)壽命即達(dá)到2000次，此時(shí)還有95%的容量，其理念循環(huán)壽命更達(dá)到3000次以上。
三、與鉛酸電池相比優(yōu)勢(shì)多多：
1.容量大。單體可做成5Ah~1000 Ah（1 Ah＝1000m Ah），而鉛酸電池2V單體通常是100Ah~150 Ah，變化區(qū)間小。
2.重量輕。同等容量的磷酸鐵鋰電池體積是鉛酸電池體積的2/3，重量是后者的1/3。
3.快充能力強(qiáng)。磷酸鐵鋰電池啟動(dòng)電流可達(dá)2C，實(shí)現(xiàn)大倍率充電；鉛酸電池的電流一般要求是在0.1C~0.2C之間，無(wú)法達(dá)成快充性能。
4.環(huán)保性。鉛酸電池存在大量的重金屬——鉛，產(chǎn)生廢液，而磷酸鐵鋰電池不含任何重金屬，在生產(chǎn)和使用中均無(wú)污染。
5.性價(jià)比高。雖然鉛酸電池因其材料便宜，購(gòu)置費(fèi)要比磷酸鐵鋰電池低，但在使用壽命和日常維護(hù)上經(jīng)濟(jì)性低于磷酸鐵鋰電池。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果顯示：磷酸鐵鋰電池的性價(jià)比是鉛酸電池的4倍以上。
磷酸鐵鋰電池應(yīng)用范圍固然主要表現(xiàn)在動(dòng)力方向，但在理論上也可以向更多領(lǐng)域延伸，這是由上述比較中表現(xiàn)出的各種優(yōu)勢(shì)決定的，如果在能量密度和放電倍率等方面再做些提升，進(jìn)入其他類型鋰離子電池的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域也是完全可能的。
一、 與三元鋰電池相比的耐高溫優(yōu)勢(shì)。磷酸鐵鋰電池的高溫性能更好，可耐350°C~500°C的高溫，而錳酸鋰/鈷酸鋰通常只有200°C左右，改性的三元鋰電池的材料大致也會(huì)在200°C時(shí)發(fā)生分解。
二、 三者當(dāng)中的“長(zhǎng)者”——絕對(duì)的長(zhǎng)壽命優(yōu)勢(shì)。磷酸鐵鋰電池比鉛酸電池和三元鋰電池的循環(huán)壽命都長(zhǎng)。鉛酸電池中的“長(zhǎng)壽命”者不過(guò)300次左右，最高500次；三元鋰電池理論上可達(dá)2000次，實(shí)際應(yīng)用到1000次左右容量會(huì)衰減到60%；而磷酸鐵鋰電池真實(shí)壽命即達(dá)到2000次，此時(shí)還有95%的容量，其理念循環(huán)壽命更達(dá)到3000次以上。
三、與鉛酸電池相比優(yōu)勢(shì)多多：
1.容量大。單體可做成5Ah~1000 Ah（1 Ah＝1000m Ah），而鉛酸電池2V單體通常是100Ah~150 Ah，變化區(qū)間小。
2.重量輕。同等容量的磷酸鐵鋰電池體積是鉛酸電池體積的2/3，重量是后者的1/3。
3.快充能力強(qiáng)。磷酸鐵鋰電池啟動(dòng)電流可達(dá)2C，實(shí)現(xiàn)大倍率充電；鉛酸電池的電流一般要求是在0.1C~0.2C之間，無(wú)法達(dá)成快充性能。
4.環(huán)保性。鉛酸電池存在大量的重金屬——鉛，產(chǎn)生廢液，而磷酸鐵鋰電池不含任何重金屬，在生產(chǎn)和使用中均無(wú)污染。
5.性價(jià)比高。雖然鉛酸電池因其材料便宜，購(gòu)置費(fèi)要比磷酸鐵鋰電池低，但在使用壽命和日常維護(hù)上經(jīng)濟(jì)性低于磷酸鐵鋰電池。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果顯示：磷酸鐵鋰電池的性價(jià)比是鉛酸電池的4倍以上。
磷酸鐵鋰電池應(yīng)用范圍固然主要表現(xiàn)在動(dòng)力方向，但在理論上也可以向更多領(lǐng)域延伸，這是由上述比較中表現(xiàn)出的各種優(yōu)勢(shì)決定的，如果在能量密度和放電倍率等方面再做些提升，進(jìn)入其他類型鋰離子電池的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域也是完全可能的。
磷酸鐵鋰電池的獨(dú)特之處是采用了橄欖型晶體結(jié)構(gòu)，晶體就是結(jié)晶后的形狀，分為離子/分子/原子/金屬晶體，鋰離子電池的離子晶體是取其正極材料中離子化合物排列形狀之意，即，由正負(fù)離子集團(tuán)按一定比例通過(guò)離子鍵結(jié)合形成的晶體。一般而言，離子晶體脆硬，具有高熔點(diǎn)和高沸點(diǎn)特點(diǎn)，熔融或溶解時(shí)可以導(dǎo)電。所有的鋰離子電池，包括磷酸鐵鋰電池技術(shù)的基礎(chǔ)都是離子導(dǎo)電性。
鋰離子電池正極內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)大多數(shù)采取一種“尖晶石結(jié)構(gòu)”的排列方式，錳酸鋰、鈷酸鋰、三元鋰電池均是如此，這種結(jié)構(gòu)由8個(gè)小的立方單位組成尖晶石晶胞（組成晶體的單位，可以字面理解為晶體細(xì)胞），晶胞再結(jié)合成八面體的晶體結(jié)構(gòu)。而磷酸鐵鋰電池的橄欖型結(jié)構(gòu)晶體是短柱體。
尖晶石結(jié)構(gòu)的上述三種鋰電池各具特色。鈷酸鋰電池綜合性能優(yōu)良，但容量低，也存在安全性問(wèn)題，市場(chǎng)推廣價(jià)格較貴；錳酸鋰電池因材料好取，成本低，安全性也好，但循環(huán)性能和儲(chǔ)存性能差；三元鋰電池意在調(diào)和二者的不足，容量增加了，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定也使安全性有所改善，但價(jià)格也還是比較貴，因?yàn)橐残枰獞?zhàn)略原料鈷。尖晶石鋰離子電池的普遍缺點(diǎn)是功率不大，不適于大型化。
磷酸鐵鋰電池技術(shù)特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)性則正適用于大中型市場(chǎng)場(chǎng)景。具體來(lái)說(shuō)：
1.磷酸鐵鋰電池電壓適中：標(biāo)稱電壓3.2V，終止充電電壓3.6V，終止放電電壓2.0V；
2.理論容量大，能量密度為170mAh/g；
3.熱穩(wěn)定好，耐高溫；
4.儲(chǔ)能適度，正極材料能與大多數(shù)電解液系統(tǒng)兼容；
5.終止電壓2.0V，可放出較多容量，放電量大且平衡；
6.電壓平臺(tái)特性好，其充放電電壓平臺(tái)的平衡程度可接近穩(wěn)壓電源。
以上技術(shù)特點(diǎn)使高功率和安全性理想得以實(shí)現(xiàn)，這有力地推動(dòng)了磷酸鐵鋰電池應(yīng)用大型化。
除了技術(shù)特點(diǎn)，磷酸鐵鋰電池還有兩個(gè)市場(chǎng)化優(yōu)勢(shì)：1.原料廉價(jià)，資源豐富；2.不含貴重金屬，無(wú)毒，是環(huán)保產(chǎn)品。這使得磷酸鐵鋰電池應(yīng)用在目前的新能源汽車(chē)市場(chǎng)大放異彩，并成為基站的首選儲(chǔ)能技術(shù)。
上海寶鄂實(shí)業(yè)有限公司擁有一支從事鋰電池多年、經(jīng)驗(yàn)豐富的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，我們時(shí)刻關(guān)注著鋰電池在各領(lǐng)域的最新發(fā)展和應(yīng)用，并不斷為客戶研發(fā)出“先進(jìn)、安全、穩(wěn)定”的鋰電池方案，提供包括18650鋰電池、26650鋰電池和鐵鋰電池等多種鋰電池服務(wù)。
