談?wù)劻姿徼F鋰電池的優(yōu)點與缺點
來源：寶鄂實業(yè)
2019-10-13 17:38
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今天我想談?wù)劻姿徼F鋰電池。
1簡介
磷酸鐵鋰電池，全稱磷酸鐵鋰電池，是指以磷酸鐵鋰為正極材料的鋰離子電池。這里我們來談?wù)勲姵匦袠I(yè)的命名規(guī)則。在這個階段，我們通常用正極材料來命名電池。負(fù)極通常是石墨作為負(fù)極，如三元電池，指NCM或NCA用作正極材料，鈷酸鋰電池等。lifepo4用作陰極材料。lifepo4也用作陰極材料。
磷酸鐵鋰作為鋰離子電池的正極材料，在安全性能和循環(huán)壽命方面具有很大的優(yōu)勢，也是動力電池最重要的技術(shù)指標(biāo)之一。1C充放電循環(huán)壽命可達到2000次，刺穿不爆炸，過充不易燃燒爆炸。磷酸鐵鋰正極材料使大容量鋰離子電池更易于并聯(lián)和串聯(lián)使用。在材料原理方面，磷酸鐵鋰也是一種嵌入和去嵌入的過程，與鋰鈷氧化物和錳酸鋰完全相同。
與鉛酸電池相比，鉛酸電池的使用壽命一般為1-1.5年；與鎳氫電池相比，其工作電壓更高；與鎳鎘電池相比，其環(huán)境友好性更好，這也是磷酸鐵鋰克服這些電池的重要原因引發(fā)了一場鋰風(fēng)暴。雖然在這個階段，三元電池很受歡迎，但因為三元電池。元電池在高能量密度下很難控制。磷酸鐵鋰電池仍在大規(guī)模應(yīng)用中。然而，國內(nèi)電池企業(yè)正在大規(guī)模開發(fā)磷酸鐵鋰電池，采用大容量磷酸鐵鋰電池（100Ah，甚至200Ah電池）。
2優(yōu)勢
磷酸鐵鋰電池的主要優(yōu)點：
高安全性能
磷酸鐵鋰晶體中的p-o鍵穩(wěn)定，不易分解。即使在高溫或過充電，它不會崩解和熱如鋰鈷氧化物或形成強氧化物質(zhì)。磷酸鐵鋰的分解溫度在600℃左右，具有良好的安全性。雖然過充電導(dǎo)致過燃和爆炸，但與普通液體電解質(zhì)鋰鈷氧化物電池和三元電池相比，其過充電安全性大大提高。
長壽命
鉛酸蓄電池的循環(huán)壽命約為300次，可達500次左右；磷酸鐵鋰動力電池的循環(huán)壽命超過2000次，標(biāo)準(zhǔn)充電（0.2c，5小時）可使用2000次。相同質(zhì)量的鉛酸蓄電池為“新半年、老半年、修半年”，最大時間為1～1.5年。在相同條件下，磷酸鐵鋰電池的理論壽命將達到7-8年。綜合考慮，理論上性能價格比是鉛酸蓄電池的4倍以上。大電流放電可以快速充放電2c。在專用充電器下，充電1.5c后40分鐘內(nèi)即可充滿電池。起動電流可達2c，但鉛酸蓄電池沒有這種性能。
高溫性能
磷酸鐵鋰的峰值可達350500，錳酸鋰和鈷鋰的峰值僅為200c左右，工作溫度范圍寬（-20c-+75c），耐高溫磷酸鐵鋰的峰值可達350~500c，錳酸鋰和鈷鋰的峰值僅為200c左右。C.
大容量
它的容量比普通電池（如鉛酸電池）大。鉛酸蓄電池的能量密度約為40wh/kg。市場上主流的磷酸鐵鋰電池能量密度都在90wh/kg以上。
無記憶效應(yīng)
可充電電池通常在滿容量的情況下工作，其容量將迅速下降到額定容量以下。這種現(xiàn)象稱為記憶效應(yīng)。與鎳氫電池和鎳鎘電池一樣，也有記憶，但磷酸鐵鋰電池不存在這種現(xiàn)象（鋰離子電池一般不具有記憶效應(yīng)），無論電池處于什么狀態(tài)，都可以在充電時使用，而不必先將電池熄滅再充電。
重量輕
同容量磷酸鐵鋰電池體積為鉛酸電池的2/3，重量為鉛酸電池的1/3。磷酸鐵鋰電池的兩種能量密度是鉛酸電池的幾倍。
環(huán)境友好型
通常認(rèn)為電池不含重金屬和稀有金屬（鎳氫電池需要稀有金屬），無毒（SGS認(rèn)證），無污染，符合歐洲RoHS法規(guī)，適用于綠色電池。鋰電池受到業(yè)界青睞的一個重要原因是環(huán)保因素。
但有一點值得正視，那就是鋰電池是一個很好的新能源產(chǎn)業(yè)，但它不能避免重金屬污染的問題。在金屬加工過程中，鉛、砷、鎘、汞和鉻可能會釋放到灰塵和水中。電池本身是一種化學(xué)物質(zhì)，可能產(chǎn)生兩種污染：一種是生產(chǎn)工程中的工藝糞便污染；另一種是報廢后的電池污染。
其他材料比較
目前，最有前途的動力鋰離子電池正極材料是改性錳酸鋰（limn2o4）、磷酸鐵鋰（lifepo4）和錳酸鋰鎳鈷（li（ni，co，mn）o 2三元材料。由于鈷資源的缺乏和鎳鈷價格的高波動性，鋰鎳鈷錳酸鋰三元材料一般被認(rèn)為難以成為電動汽車動力鋰離子電池的主流，但可以與尖晶石錳酸鋰混合在一定范圍內(nèi)。
3缺點
磷酸鐵鋰電池也存在一些缺點，如低溫性能差、負(fù)極材料的壓實密度低、容量大的磷酸鐵鋰電池與鋰鈷氧化物電池容量相等，因此在微型電池中沒有優(yōu)勢。對于動力電池，磷酸鐵鋰電池和其他電池一樣，需要面對電池一致性的問題。
元素鐵的威脅
在磷酸鐵鋰制備過程中，高溫還原氣氛下氧化鐵還原為元素鐵是可能的。鐵是電池中最忌諱的物質(zhì)，會引起電池短路。這也是日本沒有將這種材料用作動力鋰離子電池正極材料的主要原因。
性能缺陷
磷酸鐵鋰存在壓實密度和壓實密度低等性能缺陷，導(dǎo)致鋰離子電池能量密度低。低溫性能差，即使是納米級和碳涂層，也不能解決這個問題。磷酸鐵鋰鋰離子電池的測試結(jié)果表明，磷酸鐵鋰電池在低溫（0℃以下）下不能驅(qū)動電動汽車。雖然有廠家聲稱磷酸鐵鋰電池在低溫下的容量保持率很好，但就是在放電電流小、放電截止電壓低的情況下，在這種情況下，裝置根本無法啟動工作。
制造成本高
材料制備成本高于電池制造成本，電池成品率低，一致性差。磷酸鐵鋰的納米化和碳包覆雖然提高了材料的電化學(xué)性能，但也帶來了能量密度降低、合成成本增加、電極加工性能差和環(huán)境要求苛刻等問題。雖然磷酸鐵鋰中化學(xué)元素鋰、鐵、磷含量豐富，成本低廉，但磷酸鐵鋰產(chǎn)品的成本并不低。即使去掉以往研發(fā)的成本，這種材料的工藝成本加上電池的制備成本，最終的單位儲能成本也會更高。
一致性差
產(chǎn)品一致性差。無論是從材料準(zhǔn)備還是從生產(chǎn)。產(chǎn)品的一致性很難保證，磷酸鐵鋰的電壓平臺很窄，使得電池的可觀測性更加困難。
