鉅大LARGE | 點擊量：1612次 | 2018年06月08日
磷酸鐵鋰電池的優(yōu)點缺點
磷酸鐵鋰電池的全名是磷酸鐵鋰鋰離子電池，這名字太長，簡稱為磷酸鐵鋰電池。由于它的性能特別適于作動力方面的應用，則在名稱中加入“動力”兩字，即磷酸鐵鋰動力電池。也有人把它稱為“鋰鐵（LiFe）動力電池”。
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有很多種，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，而其它正極材料由于多種原因，目前在市場上還沒有大量生產。磷酸鐵鋰也是其中一種鋰離子電池。從材料的原理上講，磷酸鐵鋰也是一種嵌入/脫嵌過程，這一原理與鈷酸鋰，錳酸鋰完全相同。
磷酸鐵鋰電池屬于鋰離子二次電池，一個主要用途是用作動力電池，相對NI-MH、Ni-Cd電池有很大優(yōu)勢。
磷酸鐵鋰電池充放電效率相對高一些，在85%-90%之間。而鉛酸電池約為80%。
優(yōu)勢
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
1、安全性能的改善
磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵穩(wěn)固，難以分解，即便在高溫或過充時也不會像鈷酸鋰一樣結構崩塌發(fā)熱或是形成強氧化性物質，因此擁有良好的安全性。有報告指出，實際操作中針刺或短路實驗中發(fā)現(xiàn)有小部分樣品出現(xiàn)燃燒現(xiàn)象，但未出現(xiàn)一例爆炸事件，而過充實驗中使用大大超出自身放電電壓數(shù)倍的高電壓充電，發(fā)現(xiàn)依然有爆炸現(xiàn)象。雖然如此，其過充安全性較之普通液態(tài)電解液鈷酸鋰電池，已大有改善。
2、壽命的改善
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。
長壽命鉛酸電池的循環(huán)壽命在300次左右，最高也就500次，而磷酸鐵鋰動力電池，循環(huán)壽命達到2000次以上，標準充電（5小時率）使用，可達到2000次。同質量的鉛酸電池是“新半年、舊半年、維護維護又半年”，最多也就1~1.5年時間，而磷酸鐵鋰電池在同樣條件下使用，理論壽命將達到7~8年。綜合考慮，性能價格比理論上為鉛酸電池的4倍以上。大電流放電可大電流2C快速充放電，在專用充電器下，1.5C充電40分鐘內即可使電池充滿，起動電流可達2C，而鉛酸電池無此性能。
3、高溫性能好
磷酸鐵鋰電熱峰值可達350℃-500℃而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。工作溫度范圍寬廣（-20C--75C），有耐高溫特性磷酸鐵鋰電熱峰值可達350℃-500℃而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。
4、大容量
∩充電池在經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。像鎳氫、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。
6、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2/3，重量是鉛酸電池的1/3。
7、環(huán)保
磷酸鐵鋰電池一般被認為是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)保電池證。所以鋰電池之所以被業(yè)界看好，主要是環(huán)?？剂浚虼嗽撾姵赜至腥肓恕笆濉逼陂g的“863”國家高科技發(fā)展計劃，成為國家重點支持和鼓勵發(fā)展的項目。隨著中國加入WTO，中國電動自行車的出口量將迅速增大，而進入歐美的電動自行車已要求配備無污染電池。
但有專家表示，鉛酸電池造成的環(huán)境污染，主要發(fā)生在企業(yè)不規(guī)范的生產過程和回收處理環(huán)節(jié)。同理，鋰電池屬于新能源行業(yè)不錯，但它也不能避免重金屬污染的問題。金屬材料加工中有鉛、砷、鎘、汞、鉻等都有可能會釋放到灰塵和水中。電池本身就是一種化學物質，所以有可能會產生兩種污染：一是生產工程中的工藝排泄物污染;二是報廢以后的電池污染。
磷酸鐵鋰電池也有其缺點：例如低溫性能差，正極材料振實密度小，等容量的磷酸鐵鋰電池的體積要大于鈷酸鋰等鋰離子電池，因此在微型電池方面不具有優(yōu)勢。而用于動力電池時，磷酸鐵鋰電池和其他電池一樣，需要面對電池一致性問題。
磷酸鐵鋰電池的優(yōu)缺點
磷酸鐵鋰電池的缺點及改進措施
磷酸鐵鋰電池也有其缺點例如磷酸鐵鋰正極材料的振實密度較小等容量的磷酸鐵鋰
電池的體積要大于鈷酸鋰等鋰離子電池因此在微型電池方面不具有優(yōu)勢。
鋰離子動力的電池的性能主要取決于正負極材料磷酸鐵鋰作為鋰動力電池材料是近幾年才出現(xiàn)的事國內開發(fā)出大容量磷酸鐵鋰電池是2005年7月。其安全性能與循環(huán)壽命是其它材料所無法相比的這些也正是動力電池最重要的技術指標。1C充放循環(huán)壽命達2000次。單節(jié)電池過充電壓30V不燃燒穿刺不爆炸。磷酸鐵鋰正極材料做出大容量鋰離子電池更易串聯(lián)使用。以滿足電動車頻繁充放電的需要。具有無毒、無污染、安全性能好、原材料來源廣泛、價格便宜壽命長等優(yōu)點是新一代鋰離子電池的理想正極材料。本項目屬于高新技術項目中功能性能源材料的開發(fā)是國家“863”計劃、“973”計劃和“十一五”高技術產業(yè)發(fā)展規(guī)劃重點支持的領域。導電性差、鋰離子擴散速度慢。高倍率充放電時實際比容量低這個問題是制約磷酸鐵鋰產業(yè)發(fā)展的一個難點。磷酸鐵鋰之所以這么晚還沒有大范圍的應用這是一個主要的問題。但是導電性差目前已經得到比較完美的解決就是添加C或其它導電劑。目前在實際生產過程中通過在前驅體添加有機碳源和高價金屬離子聯(lián)合摻雜的辦法來改善材料的導電性A123、煙臺卓能正采用這種方法研究表明磷酸鐵鋰的電導率提高了7個數(shù)量級
使磷酸鐵鋰具備了和鈷酸鋰相近的電導特性。實驗室報道當0.1C充放電時可以達到
165mAh/g以上的比容量實際達到135-145mAh/g基本接近鈷酸鋰的水平但是鋰離子擴
散速度慢的問題到目前仍然沒有得到較好的解決目前采取的解決方案主要有納米化
LiFePO4晶粒從而減少鋰離子在晶粒中的擴散距離再者就是摻雜改善鋰離子的擴散通道后一種方法看起來效果并不明顯。納米化已經有較多的研究但是難以應用到實際的工業(yè)生產中目前只有A123宣稱掌握了LiFePO4的納米化產業(yè)技術。
振實密度較低
一般只能達到0.8-1.3低的振實密度可以說是磷酸鐵鋰的很大缺點。所有磷酸鐵鋰正極材料決定了它在小型電池如手機電池等沒有優(yōu)勢所以其使用范圍受到一
定程度的限制
即使它的成本低安全性能好穩(wěn)定性好循環(huán)次數(shù)高但如果體積太大也只能小量的取代鈷酸鋰。但這一缺點在動力電池方面不會突出。因此磷酸鐵鋰主要是用來制作動力電池。
磷酸鐵鋰電池低溫性能差
盡管人們通過各種方法例如鋰位、鐵位、甚至磷酸位的摻雜改善離子和電子導電性能通過改善一次或二次顆粒的粒徑及形貌控制有效反應面積、通過加入額外的導電劑增加電子導電性等改善磷酸鐵鋰的低溫性能但是磷酸鐵鋰材料的固有特點決定其低溫性能劣于錳酸鋰等其他正極材料。
一般情況下對于單只電芯注意是單只而非電池組對于電池組而言實測的低溫性能可能會略高這與散熱條件有關而言其0℃時的容量保持率約6070-10℃時為4055-20℃時為2040。
這樣的低溫性能顯然不能滿足動力電源的使用要求。當前一些廠家通過改進電解液體系、改進正極配方，改進材料性能和改善電芯結構設計等使磷酸鐵鋰的低溫性能有所提升但還未真正滿足需求。
電池存在一致性問題
單體磷酸鐵鋰電池壽命目前超過2000次但電池組的壽命會大打折扣有可能是500次。因為電池組是由大量單體電池串并而成其工作狀態(tài)好比一群人用繩子綁在一起跑步，即使每個人都是短跑健將，如果大家的動作一致性不高隊伍就跑不快整體速度甚至比跑得最慢的單個選手的速度還要慢。
電池組同理只有在電池性能高度一致時壽命發(fā)揮才能接近單體電池的水平。
而在現(xiàn)有的條件下由于種種原因，制作出來的電池一致性不佳進而影響到電池的使用性能和整體壽命，因此應用在動力汽車上存在一定障礙。
