鉅大LARGE | 點擊量：3853次 | 2020年02月17日
為什么會選用磷酸鐵鋰作為鋰離子電池的正極材料？
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鋰離子電池使用的正極材料。
一種材料是否具有應用發(fā)展?jié)摿Γ岁P注其優(yōu)點外，更為關鍵的是該材料是否具有根本性的缺陷。
國內現在普遍選擇磷酸鐵鋰作為動力型鋰離子電池的正極材料，從政府、科研機構、企業(yè)甚至是證券公司等市場分析員都看好這一材料，將其作為動力型鋰離子電池的發(fā)展方向。分析其原因，主要有下列兩點：首先是受到美國研發(fā)方向的影響，美國Valence與A123公司最早采用磷酸鐵鋰做鋰離子電池的正極材料。其次是國內一直沒有制備出可供動力型鋰離子電池使用的具有良好高溫循環(huán)與儲存性能的錳酸鋰材料。但磷酸鐵鋰也存在不容忽視的根本性缺陷，歸結起來主要有以下幾點：
1、在磷酸鐵鋰制備時的燒結過程中，氧化鐵在高溫還原性氣氛下存在被還原成單質鐵的可能性。單質鐵會引起電池的微短路，是電池中最忌諱的物質。這也是日本一直不將該材料作為動力型鋰離子電池正極材料的主要原因。
2、磷酸鐵鋰存在一些性能上的缺陷，如振實密度與壓實密度很低，導致鋰離子電池的能量密度較低。低溫性能較差，即使將其納米化和碳包覆也沒有解決這一問題。美國阿貢國家實驗室儲能系統(tǒng)中心主任DonHillebrand博士談到磷酸鋰鐵電池低溫性能的時候，他用terrible來形容，他們對磷酸鐵鋰型鋰離子電池測試結果表明表明磷酸鐵鋰電池在低溫下（0℃以下）無法使電動汽車行駛。盡管也有廠家宣稱磷酸鋰鐵電池在低溫下容量保持率還不錯，但是那是在放電電流較小和放電截止電壓很低的情況下。在這種狀況下，設備根本就無法啟動工作。
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%
3、材料的制備成本與電池的制造成本較高，電池成品率低，一致性差。磷酸鐵鋰的納米化和碳包覆盡管提高了材料的電化學性能，但是也帶來了其它問題，如能量密度的降低、合成成本的提高、電極加工性能不良以及對環(huán)境要求苛刻等問題。盡管磷酸鐵鋰中的化學元素Li，Fe與P很豐富，成本也較低，但是制備出的磷酸鐵鋰產品成本并不低，即使去掉前期的研發(fā)成本，該材料的工藝成本加上較高的制備電池的成本，會使得最終單位儲能電量的成本較高。
1：標稱電壓不同鉛酸電池單體標稱電壓：2.0V鋰電單體標稱電壓：3.6V
2：內部材料不同鉛酸電池正負極為氧化鉛、金屬鉛、電解液為濃硫酸鋰電正負極為鈷酸鋰/磷酸鐵鋰/錳酸鋰、石墨、有機電解液
3：能量不同鉛酸電池30WH/KG鋰電池150WH/KG
4：使用場合不同鉛酸電池：汽車啟動，電動車電池鋰電池：手機，電腦，電動工具，現在也用于電動車電池
5：電特性不同鉛酸電池不能大電流放電，壽命短鋰電池可以大電流放電，壽命好。
另外的區(qū)別還有下面的表現：
1、耐用性:鉛酸電池一般深充深放電300次以內,有記憶,壽命在兩年左右。并且鉛酸電池內有液體,消耗一段時間后,如果發(fā)現電池發(fā)燙或者充電時間變短,就需要補充液體;鋰電池耐用性較強,消耗慢,充放超過500次,并且無記憶,一般壽命在45年。
2、體積、質量方面:一般鉛酸電池重量是1630公斤,體積較大;鋰電池一般在2.53公斤,體積相對較小,所以騎行輕便、搬運方便。
3、價格、質保期方面:目前市場上主流電池是48伏,如果更換的話,鉛酸電池450元左右,質保期為1年;鋰電池價格相對較貴,需要1000元左右,但是質保期為兩年。
4、行駛公里:同樣是48伏的電池,在充滿電的情況下,鉛酸電池和鋰電池的電動車都可以行駛3040公里。速度主要取決于所使用的電機大小。
5、電池容量:鉛酸電池容量為20安左右;鋰電池容量為810安。
6、環(huán)保:鉛酸電池在生產過程中存在污染,如果回收不當也可能造成污染;鋰電池則相對綠色環(huán)保。
