鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:435次 | 2023年12月06日
磷酸鐵鋰電池的重要優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)
一、磷酸鐵鋰離子電池的重要優(yōu)勢(shì):
安全性能高
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(guò)充時(shí)也不會(huì)像鈷酸鋰相同結(jié)構(gòu)崩塌發(fā)熱或是形成強(qiáng)氧化性物質(zhì),磷酸鐵鋰分解溫度約在600℃,因此擁有良好的安全性。雖然在過(guò)充情況下,出現(xiàn)過(guò)燃燒和爆炸,但其過(guò)充安全性較之普通液態(tài)電解液鈷酸鋰離子電池、三元電池,已大有改善。
長(zhǎng)壽命
鉛酸電池的循環(huán)壽命在300次左右,最高約500次,而磷酸鐵鋰動(dòng)力鋰電池,循環(huán)壽命達(dá)到2000次以上,標(biāo)準(zhǔn)充電(0.2C,5小時(shí))使用,可達(dá)到2000次。同質(zhì)量的鉛酸電池則是新半年、舊半年、修修補(bǔ)補(bǔ)又半年,最多也就1~1.5年時(shí)間,而磷酸鐵鋰離子電池在同樣條件下使用,理論壽命將達(dá)到7~8年。綜合考慮,性能價(jià)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(zhuān)用充電器下,1.5C充電40分鐘內(nèi)即可使電池充滿(mǎn),起動(dòng)電流可達(dá)2C,而鉛酸電池?zé)o此性能。
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%
高溫性能好
磷酸鐵鋰電熱峰值可達(dá)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(dá)350℃-500℃,而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。
容量大
具有比普通電池(鉛酸等)更大的容量,通過(guò)電池的能力密度就了解,鉛酸電池的能量密度約在40WH/kg,市場(chǎng)上主流的磷酸鐵鋰離子電池,能量密度均做到90WH/kg以上。
無(wú)記憶效應(yīng)
標(biāo)稱(chēng)電壓:28.8V
標(biāo)稱(chēng)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(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
可充電池在經(jīng)常處于充滿(mǎn)不放完的條件下工作,容量會(huì)迅速低于額定容量值,這種現(xiàn)象叫做記憶效應(yīng)。像鎳氫、鎳鎘電池存在記憶性,而磷酸鐵鋰離子電池?zé)o此現(xiàn)象(鋰離子類(lèi)電池一般沒(méi)有記憶效應(yīng)),電池?zé)o論處于什么狀態(tài),可隨充隨用,無(wú)須先放完再充電。
重量輕
同等規(guī)格容量的磷酸鐵鋰離子電池的體積是鉛酸電池體積的2/3,重量是鉛酸電池的1/3,二能量密度卻是鉛酸電池的數(shù)倍。
環(huán)境友好
該電池一般被認(rèn)為是不含任何重金屬與稀有金屬(鎳氫電池需稀有金屬),無(wú)毒(SGS認(rèn)證通過(guò)),無(wú)污染,符合歐洲RoHS規(guī)定,為綠色環(huán)保電池。鋰離子電池之所以被業(yè)界看好,一個(gè)重要的原因是環(huán)??剂?。
但有一點(diǎn)請(qǐng)正視,鋰離子電池屬于新能源行業(yè)不錯(cuò),但它也不能防止重金屬污染的問(wèn)題。金屬材料加工中有鉛、砷、鎘、汞、鉻等都有可能會(huì)釋放到灰塵和水中。電池本身就是一種化學(xué)物質(zhì),所以有可能會(huì)出現(xiàn)兩種污染:一是生產(chǎn)工程中的工藝排泄物污染;二是報(bào)廢以后的電池污染。
其他材料比較
目前最有希望應(yīng)用于動(dòng)力型鋰離子電池的正極材料重要有改性錳酸鋰(LiMn2O4)、磷酸鐵鋰(LiFePO4)和鎳鈷錳酸鋰(Li(Ni,Co,Mn)O2)三元材料。鎳鈷錳酸鋰三元材料由于鈷的資源缺乏與鎳、鈷成高和價(jià)格波動(dòng)大等原因,普遍認(rèn)為很難成為電動(dòng)汽車(chē)用動(dòng)力型鋰離子電池的主流,但可以與尖晶石錳酸鋰在一定范圍內(nèi)混合使用。
二、磷酸鐵鋰離子電池的缺點(diǎn)
磷酸鐵鋰離子電池也有其缺點(diǎn):例如低溫性能差,正極材料振實(shí)密度小,等容量的磷酸鐵鋰離子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(shì)。而用于動(dòng)力鋰電池時(shí),磷酸鐵鋰離子電池和其他電池相同,要面對(duì)電池一致性問(wèn)題。
單質(zhì)鐵的威脅
在磷酸鐵鋰制備時(shí)的燒結(jié)過(guò)程中,氧化鐵在高溫還原性氣氛下存在被還原成單質(zhì)鐵的可能性。單質(zhì)鐵會(huì)引起電池的微短路,是電池中最忌諱的物質(zhì)。這也是日本一直不將該材料作為動(dòng)力型鋰離子電池正極材料的重要原因。
性能缺陷
磷酸鐵鋰存在一些性能上的缺陷,如振實(shí)密度與壓實(shí)密度很低,導(dǎo)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(méi)有解決這一問(wèn)題。磷酸鐵鋰型鋰離子電池測(cè)試結(jié)果表明表明磷酸鐵鋰離子電池在低溫下(0℃以下)無(wú)法使電動(dòng)汽車(chē)行駛。盡管也有廠家宣稱(chēng)磷酸鋰鐵電池在低溫下容量保持率還不錯(cuò),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(shè)備根本就無(wú)法啟動(dòng)工作。
制造成本高
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(xué)性能,但是也帶來(lái)了其它問(wèn)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(duì)環(huán)境要求苛刻等問(wèn)題。盡管磷酸鐵鋰中的化學(xué)元素Li,F(xiàn)e與P很豐富,成本也較低,但是制備出的磷酸鐵鋰產(chǎn)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(huì)使得最終單位儲(chǔ)能電量的成本較高。
一致性差
產(chǎn)品一致性差。無(wú)論是從材料制備,還是從生產(chǎn)制造。都很難保證產(chǎn)品的一致性,且磷酸鐵鋰的電壓平臺(tái)較窄,更新增了電池的可觀測(cè)性難度。