磷酸鐵鋰電池簡介

　　磷酸鐵鋰電池，是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。 鋰離子電池的正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。其中鈷酸鋰是目前絕大多數(shù)鋰離子電池使用的正極材料。

　　磷酸鐵鋰電池結(jié)構(gòu)與工作原理

　　LiFePO4電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。左邊是橄欖石結(jié)構(gòu)的LiFePO4作為電池的正極，由鋁箔與電池正極連接，中間是聚合物的隔膜，它把正極與負極隔開，但鋰離子Li+可以通過而電子e-不能通過，右邊是由碳（石墨）組成的電池負極，由銅箔與電池的負極連接。電池的上下端之間是電池的電解質(zhì)，電池由金屬外殼密閉封裝。

　　圖1 LiFePO4電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　LiFePO4電池在充電時，正極中的鋰離子Li+通過聚合物隔膜向負極遷移；在放電過程中，負極中的鋰離子Li+通過隔膜向正極遷移。鋰離子電池就是因鋰離子在充放電時來回遷移而命名的。

　　磷酸鐵鋰電池的特點

　　高效率輸出：標準放電為2～5C、連續(xù)高電流放電可達10C，瞬間脈沖放電（10S）可達20C；

　　高溫時性能良好：外部溫度65℃時內(nèi)部溫度則高達95℃，電池放電結(jié)束時溫度可達160℃，電池的結(jié)構(gòu)安全、完好；

　　即使電池內(nèi)部或外部受到傷害，電池不燃燒、不爆炸、安全性最好；

　　極好的循環(huán)壽命，經(jīng)500次循環(huán)，其放電容量仍大于95%；

　　過放電到零伏也無損壞；

　　可快速充電；

　　低成本；

　　無記憶效應(yīng)：可充電池在經(jīng)常處于充滿不放完的條件下工作，容量會迅速低于額定容量值，這種現(xiàn)象叫做記憶效應(yīng)。鎳氫、鎳鎘電池存在記憶性，而磷酸鐵鋰電池無此現(xiàn)象，電池無論處于什么狀態(tài)，可隨充隨用，無須先放完再充電。

　　體積小、重量輕，同等規(guī)格容量的磷酸鐵鋰電池的體積是鉛酸電池體積的1/3，重量是鉛酸電池的1/3。

　　對環(huán)境無污染，該電池不含任何重金屬與稀有金屬（鎳氫電池需稀有金屬），無毒（SGS認證通過），無污染，符合歐洲ROHS規(guī)定，為絕對的綠色環(huán)保電池。鉛酸電池中卻存在著大量的鉛，在廢棄后若處理不當，仍將對環(huán)境形成二次污染，而磷酸鐵鋰材料無論在生產(chǎn)及使用過程中，均無污染

　　磷酸鐵鋰電池組裝過程

　　關(guān)于如何手工焊接軟包電池組，演示當中采用的是A123軟包鐵鋰，20AH單體電芯。

　　1、選用合適的電芯，電芯類型，電壓，內(nèi)阻需要匹配，組裝前請對電芯做好均衡。

　　剪切電極并打孔。

　　2、依據(jù)孔計算好距離，裁制絕緣板。

　　3、上好螺絲，請使用法蘭螺母，防止螺帽脫落，上好螺絲連接好，就可以固定住電池組了。

　　4、連接并焊線，連接電壓采集線（均衡線）的時候，不要外接保護板，避免保護板意外燒壞。

　　5、絕緣硅膠再次固定，這種硅膠時間長了會固化。。。　　

　　6、安放保護板，如果之前忘記做電芯的均衡，這是電池組裝前的最后機會了，可以通過均衡線做均衡。

　　7、再用絕緣板來固定整個電池組，用尼龍膠帶封裝，尼龍膠帶比較耐力，請注意我們一直不使用鋼鐵材質(zhì)的外殼，鋼鐵材質(zhì)的外殼固然美觀堅固，但是電芯結(jié)合度很難保障，一些外殼未處理好很可能會劃傷電芯造成漏液，甚至因絕緣不好引起事故。

　　8、再整體封裝電芯，請務(wù)必固定好電芯和保護板，我們的電芯實測1米高度摔下仍然保證正常工作。

　　9、最后的封裝完成，輸出輸入均采用硅膠線。整體因為是鐵鋰電芯，48V 20AH的電池組，電池組單重9公斤，重量是同等酸體電池的一半。

循環(huán)充放電一次就是少一次壽命嗎?
循環(huán)就是使用,我們是在使用電池,關(guān)心的是使用的時間,為了衡量充電電池的到底可以使用多長時間這樣一個性能,就規(guī)定了循環(huán)次數(shù)的定義.實際的用戶使用千變?nèi)f化,因為條件不同的試驗是沒有可比性的,要有比較就必須規(guī)范循環(huán)壽命的定義. 
國標如是規(guī)定鋰離子電池的循環(huán)壽命測試條件及要求:在25度室溫條件下以恒流恒壓方式1C的充電制度充電150分鐘,以恒流1C的放電制度放電到2.75V截止為一次循環(huán).當有一次放電時間小于36分鐘時試驗結(jié)束,循環(huán)次數(shù)必須大于300次. 
解釋: 
A.這個定義規(guī)定了循環(huán)壽命的測試是以深充深放方式進行的 
B.規(guī)定了循環(huán)壽命按照這個模式執(zhí)行后必須超過300次以后容量仍然有60%以上 
實際上,不同的循環(huán)制度得到的循環(huán)次數(shù)是截然不同的,比如以上其它的條件不變,僅僅把4.2V的恒壓電壓改為4.1V的恒壓電壓對同一個型號的電池進行循環(huán)壽命測試,這樣這個電池就已經(jīng)不是深充方式了,最后測試得到循環(huán)壽命次數(shù)可以提高近60%.那么如果把截止電壓提高到3.9V進行測試,其循環(huán)次數(shù)應(yīng)該可以增加數(shù)倍. 
這個關(guān)于循環(huán)一次就少一次壽命的說法已經(jīng)有許多友人進行了討論,我只是補充說明一下而已,大家在談?wù)撗h(huán)次數(shù)的時候不能忽視循環(huán)的條件, 
●拋開規(guī)則談?wù)撗h(huán)次數(shù)是沒有任何意義的,因為循環(huán)次數(shù)是檢測電池壽命的手段,而不是目的!

▲誤區(qū):許多人喜歡把手機鋰離子電池用到自動關(guān)機再充電.這個完全沒有必要. 
實際上,用戶不可能按照國標測試模式對電池進行使用,沒有一個手機會在2.75V才關(guān)機,而其放電模式也不是大電流恒流放電,而是GSM的脈沖放電和平時的小電流放電混合的方式. 
有另外一種關(guān)于循環(huán)壽命的衡量方法,就是時間.有專家提出一般民用的鋰離子電池的壽命是2~3年,結(jié)合實際的情況,比如以60%的容量為壽命的終止,加上鋰離子電池的時效作用(參考第９點),用時間來表述循環(huán)壽命我認為更為合理. 
鉛蓄電池的充電機理就類似與鋰離子電池,是限流限壓方式,使用的方式就是淺充淺放,他的壽命表述就是時間,沒有次數(shù),比如10年. 
★★★所以,對于鋰離子電池,沒有必要用到關(guān)機再充電,鋰離子電池本來就適合用隨時充電的方式進行使用,這也是他針對鎳氫電池的最大優(yōu)勢之一,請大家善加利用這個特性.

電池記憶效應(yīng)是指電池的可逆失效,即電池失效后可重新回復(fù)的性能.記憶效應(yīng)是指電池長時間經(jīng)受特定的工作循環(huán)后,自動保持這一特定的傾向.這個最早定義在鎳鎘電池,鎳鎘的袋式電池不存在記憶效應(yīng),燒結(jié)式電池有記憶效應(yīng).而現(xiàn)在的鎳金屬氫(俗稱鎳氫)電池不受這個記憶效應(yīng)定義的約束.

因為現(xiàn)代鎳鎘電池工藝的改進,上述的記憶效應(yīng)已經(jīng)大幅度的降低,而另外一種現(xiàn)象替換了這個定義,就是鎳基電池的\\\\\\\\\\\\\\\"晶格化\\\\\\\\\\\\\\\",通常情況,鎳鎘電池受這兩種效應(yīng)的綜合影響,而鎳氫電池則只受\\\\\\\\\\\\\\\"晶格化\\\\\\\\\\\\\\\"記憶效應(yīng)的影響,而且影響較鎳鎘電池的為小.

在實際應(yīng)用中,消除記憶效應(yīng)的方法有嚴格的規(guī)范和一個操作流程.操作不當會適得其反. 
對于鎳鎘電池,正常的維護是定期深放電:平均每使用一個月(或30次循環(huán))進行一次深放電(放電到1.0V/每節(jié),老外稱之為exercise),平常使用是盡量用光電池或用到關(guān)機等手段可以緩解記憶效應(yīng)的形成,但這個不是exercise,因為儀器(如手機)是不會用到1.0V/每節(jié)才關(guān)機的,必須要專門的設(shè)備或線路來完成這項工作,幸好許多鎳氫電池的充電器都帶有這個功能.

對于長期沒有進行exercise的鎳鎘電池,會因為記憶效應(yīng)的累計,無法用exercise進行容量回復(fù),這時則需要更深的放電(老外稱recondiTIon),這是一種用很小的電流長時間對電池放電到0.4V每節(jié)的一個過程,需要專業(yè)的設(shè)備進行.

對于鎳氫電池,exercise進行的頻率大概每三個月一次即可有效的緩解記憶效應(yīng).因為鎳氫電池的循環(huán)壽命遠遠低于鎳鎘電池,幾乎用不到recondiTIon這個方法.

▲建議1:每次充電以前對電池放電是沒有必要,而且是有害的,因為電池的使用壽命無謂的減短了. 
▲建議2:用一個電阻接電池的正負極進行放電是不可取的,電流沒法控制,容易過放到0V,甚至導(dǎo)致串聯(lián)電池組的電池極性反轉(zhuǎn).