鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:411次 | 2023年08月31日
磷酸鐵鋰電池的工作原理和優(yōu)勢介紹
磷酸鐵鋰離子電池正極由橄欖石結(jié)構(gòu)的LiFePO4組成,負(fù)極由石墨組成,中間是聚烯烴PP/PE/PP隔膜,用于隔離正負(fù)極、阻止電子而允許鋰離子通過。
充電時(shí)鋰離子從正極脫嵌經(jīng)過電解質(zhì)進(jìn)入負(fù)極,同時(shí)電子從外電路由正極向負(fù)極移動(dòng),以保證正負(fù)極的電荷平衡,放電時(shí)鋰離子從負(fù)極脫嵌,經(jīng)過電解質(zhì)嵌入正極。這一微觀結(jié)構(gòu)使得磷酸鐵鋰離子電池具有了較好的電壓平臺(tái)和較長的使用壽命:電池的充放電過程中,其正極在斜方晶系的LiFePO4和六方晶系的FePO4兩相之間轉(zhuǎn)變,由于FePO4和LiFePO4在200℃以下以固熔體形式共存,在充放電過程中沒有明顯的兩相轉(zhuǎn)折點(diǎn),因此,磷酸鐵鋰離子電池的充放電電壓平臺(tái)長且平穩(wěn);另外,在充電過程完成后,正極FePO4的體積相對LiFePO4僅減少6.81%,而充電過程中碳負(fù)極體積輕微膨脹,起到了調(diào)節(jié)體積變化、支撐內(nèi)部結(jié)構(gòu)的用途,因此,磷酸鐵鋰離子電池在充放電過程中表現(xiàn)出了良好的循環(huán)穩(wěn)定性,具有較長的循環(huán)壽命。
磷酸鐵鋰離子電池有什么優(yōu)勢呢?
磷酸鐵鋰離子電池憑借其低價(jià)及強(qiáng)安全性贏得了眾多廠家的信任。鋰離子電池中正極材料占整個(gè)電池成本的40%以上,且當(dāng)前的技術(shù)條件下,整體電池的能量密度重要取決于正極材料,所以正極材料是鋰離子電池的核心開發(fā)、研究的材料,目前成熟應(yīng)用的正極材料包括鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、磷酸鐵鋰及錳酸鋰。
鈷酸鋰
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%
有層狀結(jié)構(gòu)和尖晶石結(jié)構(gòu),一般常用層狀結(jié)構(gòu),其理論容量為270mAh/g左右,層狀結(jié)構(gòu)鈷酸鋰重要應(yīng)用在手機(jī)、航模、車模、電子煙、智能穿戴等數(shù)碼產(chǎn)品上。當(dāng)前鈷酸鋰的能量密度和壓實(shí)密度已基本到極限,其比容量與理論容量相比還是有較大的提升空間,但是由于當(dāng)前整體的化學(xué)體系限制,尤其是電解液在高電壓的體系下很容易分解,故進(jìn)一步通過提升充電截止電壓提升比容量的方法受到了一定的限制,后續(xù)一旦電解液技術(shù)得到突破,其能量密度還會(huì)有提升的空間。
鎳鈷錳酸鋰
一般具有綠色環(huán)保、成本低(成本僅相當(dāng)于鈷酸鋰的2/3)、安全性好(安全工作溫度可達(dá)170℃)、循環(huán)使用壽命長(延長45%)的優(yōu)勢。當(dāng)前對單晶化鎳鈷錳酸鋰研究重要通過不斷的提升鎳含量,提升充電截止電壓,來進(jìn)一步的提升產(chǎn)品的能量密度,但這對電解液等相關(guān)配套材料以及鋰離子電池制造廠商的技術(shù)能力提出了更高的要求。
錳酸鋰
有尖晶石結(jié)構(gòu)和層狀結(jié)構(gòu),一般常用尖晶石結(jié)構(gòu)的。理論容量148mAh/g,實(shí)際容量在100~120mAh/g之間,具有容量發(fā)揮較好、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、低溫性能優(yōu)越和成本低廉等特點(diǎn)。但是其晶體結(jié)構(gòu)容易畸變,造成容量衰減,循環(huán)壽命短。重要應(yīng)用于一些對安全性要求較高,成本要求高,但對能量密度和循環(huán)要求較低的市場。如小型通訊設(shè)備、充電寶、電動(dòng)工具和電動(dòng)自行車、特殊場景(如煤礦)。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
磷酸鐵鋰
一般具有穩(wěn)定的橄欖石骨架結(jié)構(gòu),放電容量可以達(dá)到理論放電容量的95%以上,安全性能優(yōu)異,關(guān)于過充的承受力很好,循環(huán)壽命長,并且價(jià)格低廉。但其能量密度限制難以解決,而電動(dòng)汽車用戶卻不斷提升續(xù)航需求。
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