磷酸鐵鋰

磷酸鐵鋰的優(yōu)點主要體現(xiàn)在安全性和循環(huán)壽命上。主要的決定因素來自于磷酸鐵鋰的橄欖石結(jié)構(gòu)。這樣的結(jié)構(gòu)，一方面導(dǎo)致磷酸鐵鋰較低的離子擴(kuò)散能力，另一方面也使它具備了較好的高溫穩(wěn)定性，和良好的循環(huán)性能。

磷酸鐵鋰的缺點也比較明顯，能量密度低，一致性差以及低溫性能不佳。

能量密度低是材料自身的化學(xué)性質(zhì)決定的，一個磷酸鐵鋰大分子只能對應(yīng)容納一個鋰離子。

一致性，尤其是批次穩(wěn)定性差，除了與生產(chǎn)管理水平有關(guān)，還與其自身的化學(xué)性質(zhì)有關(guān)。磷酸鐵鋰是各種鋰電池正極材料中比較難于制備的一種。這種化學(xué)反應(yīng)一致性和均勻性的高難度，同時又帶來了另一個問題，磷酸鐵鋰材料中的鐵單質(zhì)和鐵離子雜質(zhì)始終存在，給電池帶來了失效隱患。

磷酸鐵鋰電池，由于其安全性高，雖然能量密度部分的影響了它的使用范圍，但仍然是當(dāng)前我國電動汽車的主要動力鋰電池品種。尤其涉及到大量人員生命安全的公交車，國家政策強(qiáng)制要求使用磷酸鐵鋰電池。
經(jīng)過最近幾年的淘汰，當(dāng)前動力電池市場上，主流的正極材料只剩下錳酸鋰，磷酸鐵鋰和三元鋰三種。它們各有所長，又有自己的缺點。隨著市場的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步，新材料的誕生，升級和淘汰仍然在進(jìn)行中。“某一家企業(yè)單去年一年就有60起電動汽車燃燒爆炸事故。”在剛剛舉辦的中日韓鋰電論壇上，北京大學(xué)新能源材料與技術(shù)實驗室主任其魯教授透漏。

其教授認(rèn)為，三元鋰電池存在很多缺陷，安全問題十分令人擔(dān)憂。“無論從化學(xué)結(jié)構(gòu)來講，還是從電池結(jié)構(gòu)來講，三元材料都非常容易發(fā)熱。如果不能把熱量及時傳導(dǎo)出去，電池就有爆炸的風(fēng)險。然而現(xiàn)階段，在電池的安全性、可靠性上，還沒有完善的解決辦法。“

除安全問題外，就增加電動汽車?yán)m(xù)航角度而言，三元鋰電池的單體能量密度也已接近極限，難以被突破。電池包供應(yīng)商正力蔚來常務(wù)副總裁周楠告訴第一電動：“現(xiàn)在，無論是行業(yè)政策，還是市場需求，新能源汽車對動力電池能量密度的要求都很高。在現(xiàn)有技術(shù)路線的體系下，要提高能量密度，只能提高鎳材料或者添加CA，但高鎳的熱穩(wěn)定性很差。所以，傳統(tǒng)的電池一旦能量密度提高，也意味著穩(wěn)定性的下降，電池內(nèi)部熱反應(yīng)會非常劇烈，安全就成了很大的問題。”

正因為這樣的原因，國家“863”計劃節(jié)能與新能源汽車重大項目總體專家組專家肖成偉曾公開表示，三元鋰離子動力電池目前已經(jīng)看到能量密度的“天花板”了，高鎳材料、碳硅負(fù)極的鋰電池單體能量密度最高應(yīng)該在300Wh/kg左右，正負(fù)不超過20Wh/kg。

按照國家動力電池技術(shù)路線圖的規(guī)劃，2020年鋰離子電池的單體能量密度目標(biāo)為350Wh/kg。從目前來看，這一目標(biāo)已然不能實現(xiàn)。

而為了保證動力電池的高能量密度和安全性，固態(tài)電池研發(fā)的進(jìn)展，給這個行業(yè)帶來了光和亮。