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细数磷酸铁锂电池的优缺点

细数磷酸铁锂电池的优缺点

来源:
2020/10/24 12:36
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【摘要】:
磷酸铁锂电池,磷酸铁锂锂离子电池的全称,是指使用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。


磷酸铁锂电池,磷酸铁锂锂离子电池的全称,是指使用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。


一、磷酸铁锂电池的主要优点:

高安全性能

磷酸铁锂晶体中的PO键稳定且难以分解。 即使在高温或过充电的情况下,它也不会崩溃并不会像钴酸锂那样产生热量或形成强氧化性物质。 磷酸锂铁的分解温度约为600℃,因此具有良好的安全性。 尽管在过度充电的情况下会发生燃烧和爆炸,但是与普通的液体电解质锂钴氧化物电池和三元电池相比,过度充电的安全性得到了极大的提高。

长寿命

铅酸电池的循环寿命约为300倍,最高约为500倍,而磷酸铁锂动力电池的循环寿命则超过2000倍,标准充电可使用2000次(  0.2C,5小时)。 相同质量的铅酸电池是“新半年,半年旧,维修半年”,最长为1至1.5年,而磷酸铁锂电池则在相同条件下使用,并且 理论寿命将达到7至8年。  。 综合考虑,性能价格比理论上是铅酸电池的4倍以上。 大电流放电可以快速对2C大电流进行充电和放电。 使用专用充电器,可以在1.5C充电后的40分钟内将电池充满电。 起动电流可以达到2C,但是铅酸电池没有这种性能。

高温性能好

磷酸铁锂电加热的峰值可达到350℃-500℃,而锰酸锂和钴酸锂仅在200℃左右。 工作温度范围宽(-20C至75C),具有耐高温性,磷酸铁锂的电加热峰值可达到350℃-500℃,而锰酸锂和钴酸锂仅在200℃左右。

大容量

它具有比普通电池(铅酸等)更大的容量。 从电池的容量密度可知,铅酸电池的能量密度约为40WH / kg。 市场上主流的磷酸铁锂锂电池的能量密度为90WH / kg以上。

无记忆效应

可充电电池通常在充满电且没有放电的条件下工作,其容量将迅速降至额定容量以下。 这种现象称为记忆效应。 像镍氢和镍镉电池一样,有记忆,但是磷酸铁锂电池没有这种现象(锂离子电池通常没有记忆作用)。 无论电池处于什么状态,都可以充电和使用,而无需先将其放电。

重量轻

规格和容量相同的磷酸铁锂电池的体积为铅酸电池的2/3,重量为铅酸电池的1/3,能量密度为数倍。 铅酸电池的两倍。


二、磷酸铁锂电池的缺点:

磷酸铁锂电池也有其缺点:例如,低温性能差,阴极材料的抽头密度低,并且容量相等的磷酸铁锂电池的体积大于钴酸锂等锂离子电池的容量, 因此在小型电池中没有优势。 当用于动力电池时,磷酸铁锂电池与其他电池一样,也需要面对电池一致性问题。

单质铁的威胁

在磷酸锂铁的制备过程中的烧结过程中,可以在高温还原气氛中将氧化铁还原成元素铁。 铁元素会导致电池微短路,这是电池中最禁忌的物质。 这也是日本未将这种材料用作动力型锂离子电池正极材料的主要原因。

性能缺陷

磷酸铁锂具有一些性能缺陷,例如低振实密度和压实密度,导致锂离子电池的能量密度低。 低温性能差,即使它被纳米化和碳涂覆,也不能解决这个问题。 磷酸锂铁型锂离子电池的测试结果表明,磷酸铁锂电池无法使电动汽车在低温(低于0°C)下行驶。 尽管一些制造商声称磷酸铁锂电池的容量保持率在低温下良好,但这是在放电电流较小且放电截止电压非常低的情况下。 在这种情况下,设备完全无法开始工作。

高制造成本

材料的制备成本和电池的制造成本相对较高,电池产量低,并且一致性差。 尽管磷酸锂铁的纳米化和碳涂层改善了材料的电化学性能,但它还带来了其他问题,例如能量密度降低,合成成本增加,电极加工性能差以及苛刻的环境要求。 尽管磷酸铁锂中的化学元素Li,Fe和P丰富并且成本低,但是制备的磷酸铁锂产品的成本并不低。 即使消除了先前的研发成本,材料的加工成本也更高。 准备电池的成本将使最终的储能成本更高。