磷酸鐵鋰電池原理和特點

1、磷酸鐵鋰電池的結構和工作原理

電池一般包括：正極、負極、電解質(zhì)、隔膜、正極引線、負極引線、中心端子、絕緣材料、安全閥、密封圈、pTC（正溫度控制端子）、電池殼等。其中正極材料、負極材料、電解質(zhì)以及隔膜的不同或者工藝的不同，對電池的性能和價格有著決定性的影響。

通常所稱的鋰電池，是以各種含鋰材料為正極材料的電池，目前市場上的鋰離子電池正極材料主要是鈷酸鋰（LiCoO2）、錳酸鋰（LiMn2O4），另外還有少數(shù)采用鎳酸鋰（LiNiO2）以及二元/三元聚合物作正極材料的鋰離子電池。磷酸鐵鋰電池是用磷酸鐵鋰（LiFepO4，簡稱LFp）材料作電池正極的鋰離子電池，其內(nèi)部結構如圖一所示：左邊是橄欖石結構的LiFepO4作為電池的正極，由鋁箔與電池正極連接，中間是聚合物的隔膜，它把正極與負極隔開，但鋰離子Li+可以通過而電子e-不能通過，右邊是由碳（石墨）組成的電池負極，由銅箔與電池的負極連接。電池的上下端之間是電池的電解質(zhì)，電池由金屬外殼、鋁塑復合膜或塑料殼密閉封裝。

LiFepO4電池的工作原理是：電池充電時，正極材料中的鋰離子脫出來，經(jīng)過電解液，穿過隔膜進入到負極材料中；電池放電時，鋰離子又從負極中脫出來，經(jīng)過電解液，穿過隔膜回到正極材料中。（注：鋰離子電池就是因鋰離子在充放電時來回遷移而命名的，所以鋰離子電池又稱“搖椅電池”）

2、磷酸鐵鋰電池的性能與特點

2.1磷酸鐵鋰電池的優(yōu)勢

一、超長壽命：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在室溫下1C充放電循環(huán)2000次，容量保持率80%以上；是鉛酸電池5倍，鎳氫電池的4倍，是鈷酸鋰電池4倍，是錳酸鋰電池4-5倍左右。

二、安全性高：磷酸根化學鍵的結合力比傳統(tǒng)的過渡金屬氧化物結構化學鍵強，所以結構更加穩(wěn)定，并且不易釋放氧氣。磷酸鐵鋰電池在高溫下的穩(wěn)定性可達400以上，保證了電池內(nèi)在的高安全性；不會因過充、溫度過高、短路、撞擊而產(chǎn)生爆炸或燃燒。

三、環(huán)保且不需要稀有金屬：磷酸鐵鋰電池不含任何（鋰之外）重金屬或者稀有金屬，無毒（SGS認證通過），無污染，符合歐洲RoHS規(guī)定，為環(huán)保電池。

四、充電速度快，自放電少，無記憶效應：磷酸鐵鋰電池可大電流2C快速充放電，在專用充電器下，2C充電30分鐘內(nèi)即可使電池充滿95%，起動電流可達2C,而鉛酸電池現(xiàn)在無此性能。

五、體積小，重量輕：商品設計可輕量化，體積是相同容量鉛酸電池的2/3，也較鎳氫電池體積小；重量是相同容量鉛酸電池的1/3，鎳氫電池的2/3左右；

六、電池單體電壓高，放電平臺穩(wěn)定：為3.2V，串聯(lián)少，電池組可靠性高；電池組可靠性高，可作大電流高功率充放電高倍率放電特性：10C充放電效率達到96%以上，容量保持率90%以上，可實現(xiàn)10C放電.