磷酸鐵鋰電池結(jié)構(gòu)和工作原理介紹
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-10-16 13:45
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意義
截至2013年4月24日，在金屬市場上，鈷（Co）價(jià)格最高，儲存量較小。鎳和錳比較便宜，而鐵最便宜。陰極材料的價(jià)格也與這些金屬的價(jià)格一致。因此，用磷酸鐵鋰正極材料制成的鋰離子電池應(yīng)該是最便宜的。它的另一個(gè)特點(diǎn)是對環(huán)境沒有污染。
充電電池的要求是：容量大、輸出電壓高、充放電循環(huán)性能好、輸出電壓穩(wěn)定、充放電電流大、電化學(xué)穩(wěn)定性好、使用安全（過充、過充、短路等操作不當(dāng)不燃燒、不爆炸）。工作溫度范圍寬，無毒或低毒，對環(huán)境無污染。以lifepo4為正極的磷酸鐵鋰電池具有良好的性能要求，特別是在高放電率（5-10c放電）、穩(wěn)定的放電電壓、安全性（不燃燒、不爆炸）、壽命（循環(huán)次數(shù)）和對環(huán)境無污染等方面。是目前最好的大電流輸出動力電池。
結(jié)構(gòu)和工作原理
LiFePO4電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。左邊是橄欖石lifepo4作為電池正極，由鋁箔和電池正極相連。中間是聚合物隔膜，它將正極和負(fù)極分開，但是鋰離子鋰離子可以通過，而電子不能通過。右邊是由碳（石墨）組成的電池負(fù)極，由銅箔和電池負(fù)極相連。電池上下兩端之間是電解液，電解液由金屬外殼密封。
LiFePO4電池充電過程中，正極中的Li+通過聚合物膜遷移到負(fù)極；放電過程中，負(fù)極中的Li+通過膜遷移到正極。鋰離子電池因鋰離子在充放電過程中的遷移而得名。
主要性能
lifepo4電池的標(biāo)稱電壓為3.2v，結(jié)束充電電壓為3.6v，結(jié)束放電電壓為2.0v，由于不同廠家使用的正負(fù)極材料和電解液材料的質(zhì)量和工藝不同，其性能也會有一定的差異。例如，對于同一型號（同一包裝的標(biāo)準(zhǔn)電池），電池的容量相差很大（10%-20%）。
磷酸鐵鋰動力電池的主要性能見表1。為了與其他可充電電池進(jìn)行比較，表中還列出了其他類型可充電電池的性能。需要注意的是，不同廠家生產(chǎn)的磷酸鐵鋰動力電池的性能參數(shù)會有一定的差異；另外，有些電池性能不包括在內(nèi)，如內(nèi)阻、自放電率、充放電溫度等。
磷酸鐵鋰動力電池的容量有很大的差別，可分為三類：0～幾毫安時(shí)的小型電池、幾十毫安時(shí)的中型電池和數(shù)百毫安時(shí)的大型電池。不同類型電池的相同參數(shù)也有一定的差異。介紹了目前廣泛應(yīng)用的磷酸鐵鋰動力電池小型標(biāo)準(zhǔn)圓柱形封裝的參數(shù)。外形尺寸：直徑18mm，高度650mm（型號18650），參數(shù)性能見表2。
過放電至零電壓試驗(yàn)
對stl18650（1100mah）磷酸鐵鋰動力電池進(jìn)行了過零電壓放電試驗(yàn)。試驗(yàn)條件：將1100mAh STL18650電池充入0.5C的充電率，然后以1.0C的放電率放電至電池電壓為0C，置于0V的電池分為兩組：一組存放7天，另一組存放30天；存放后，電池充電0.5C充電速率，然后以1.0c放電。最后，比較兩個(gè)零電壓存儲周期之間的差異。
試驗(yàn)結(jié)果表明，該電池在零電壓下貯存7天后，性能良好，無泄漏，容量為100%；貯存30天后，性能良好，無泄漏，容量為98%；貯存30天后，電池充放電3次，容量為100%。
