1.1實(shí)驗(yàn)材料選擇

正極材料磷酸鐵鋰和鎳鈷錳配比為1∶1∶1的三元材料，負(fù)極選用MCMB，電解液選用EC、PC、EMC和DEC組成的混合溶劑，電解質(zhì)為L(zhǎng)iPF6作為鋰鹽，隔膜選用單層PP25 μm。

1.2多孔膜電極與復(fù)合薄膜電極的制備

采用方形鋁殼LP2770102電池的殼、蓋及內(nèi)部相同的多極耳卷繞結(jié)構(gòu)，按照電池制作工藝分別制作正極材料為磷酸鐵鋰和三元材料的兩種電池。得到磷酸鐵鋰電池平均容量、內(nèi)阻、質(zhì)量分別為7.2 Ah、1.06 mΩ、361 g;三元材料平均電池8.6 Ah、1.12 mΩ、360 g。

1.3分析與測(cè)試

測(cè)試條件為:三元材料電池充放電電壓控制范圍為2.5~4.2 V，1 C =7.5 A，磷酸鐵鋰材料電池充放電電壓控制范圍為2.0~3.65 V，1 C =6.5 Ah，無(wú)特殊說(shuō)明測(cè)試溫度為(25±2)℃。

2結(jié)果與討論

2.1放電性能測(cè)試

相同體積電池，正極使用三元材料比使用磷酸鐵鋰材料放電容量高19.4%，比能量高37.5%，放電比功率高39.7%。由于三元材料質(zhì)量比容量、壓實(shí)密度均高于磷酸鐵鋰材料，所以使用三元材料電池放電有較大優(yōu)勢(shì)。

2.2充電性能比較

從圖2和表2可見(jiàn)，三元材料電池與磷酸鐵鋰材料電池在不大于10 C充電時(shí)，恒流充電容量/總?cè)萘勘壤裏o(wú)明顯差距，10 C以上倍率充電時(shí)，磷酸鐵鋰電池恒流充電容量/總?cè)萘勘壤^小，充電倍率越大，恒流充電容量/總?cè)萘勘壤c三元材料電池差距越明顯，這主要與磷酸鐵鋰在30%~80%SOC是電壓變化較小有關(guān)，如負(fù)極使用軟碳或硬碳，磷酸鐵鋰電池大倍率充電性能夠達(dá)到三元電池的水平。

2.3循環(huán)性能比較

三元材料電池循環(huán)3 900次剩余容量66%，磷酸鐵鋰電池循環(huán)5 000次剩余容量84%，循環(huán)壽命比三元材料電池，磷酸鐵鋰電池優(yōu)勢(shì)明顯。按照剩余容量/初始容量=80%作為測(cè)試結(jié)束點(diǎn)，目前三元材料電池實(shí)驗(yàn)室1 C循環(huán)壽命在2 500次左右，磷酸鐵鋰電池實(shí)驗(yàn)室1 C循環(huán)壽命在3 500次以上，部分達(dá)到5 000次以上。

在55 ℃條件下放電，三元材料電池與磷酸鐵鋰在常溫下比較，放電容量都沒(méi)有差別，-20 ℃條件下放電，三元材料電池放電容量/常溫容量比例比磷酸鐵鋰電池高15%。

本文通過(guò)制作相同結(jié)構(gòu)的電池，得出三元材料與磷酸鐵鋰材料在HEV電池應(yīng)用優(yōu)缺點(diǎn)，三元材料在電池比能量、比功率、大倍率充電、低溫性能等方面有優(yōu)勢(shì)，循環(huán)性能方面則是磷酸鐵鋰材料優(yōu)勢(shì)明顯，在安全方面磷酸鐵鋰電池也優(yōu)于三元材料。在選用電池時(shí)可根據(jù)不同用途選擇，如大巴車空間較大，對(duì)電池比能量和比功率要求相對(duì)較低，可選擇磷酸鐵鋰材料電池，發(fā)揮其循環(huán)性能好的特性，轎車空間有限，電池用量小，則選用高比能量與高比功率三元材料電池更為合適?！　≡诘诙€(gè)層面上，各種磷酸鐵鋰電池的區(qū)別表現(xiàn)在價(jià)格和安全性上，而安全性是一種性能表現(xiàn)，是根本決定不同流派動(dòng)力鋰電池地位的因素。從正極材料來(lái)看，鋰離子電池可分為鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰四類。鈷酸鋰電池工業(yè)化程度最高，技術(shù)最成熟，但由于安全性的考慮，主要用于手機(jī)、數(shù)碼產(chǎn)品等小型電池領(lǐng)域。在剩下來(lái)的三種鋰電池中，磷酸鐵鋰電池以其成本和循環(huán)壽命的優(yōu)勢(shì)而被業(yè)界看好，成為中國(guó)動(dòng)力鋰電池的發(fā)展方向。

 

　　在我國(guó)，磷酸鐵鋰電池及其材料的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展與國(guó)際基本同步，放眼前途，其應(yīng)用領(lǐng)域或?qū)⒂呻妱?dòng)汽車、電動(dòng)自行車、電動(dòng)工具領(lǐng)域滲透進(jìn)風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電裝置、醫(yī)療器械、礦燈等領(lǐng)域。若根據(jù)10%~20%的年增長(zhǎng)率計(jì)算，光是現(xiàn)有四大應(yīng)用領(lǐng)域(電動(dòng)汽車、電動(dòng)自行車、電動(dòng)代步車、電動(dòng)工具)，動(dòng)力鋰電池就將在未來(lái)5年擁有150億元的市場(chǎng)規(guī)模。如果全部采用磷酸鐵鋰電池作驅(qū)動(dòng)的話，屆時(shí)，磷酸鐵鋰正極材料將達(dá)到45億元的市場(chǎng)規(guī)模。

 

　　我國(guó)磷酸鐵鋰雖然站在了國(guó)際起跑線上，但我們這個(gè)同步是“跟風(fēng)而起”的，因而低端制造較為發(fā)達(dá)，而高端創(chuàng)新欠缺，這一方面使得中國(guó)產(chǎn)品成本較低，但同時(shí)也使自己在這一方面處于產(chǎn)業(yè)化臨界點(diǎn)之下，尤其是專利上仍受極大困擾。