鉅大LARGE | 點擊量:991次 | 2020年10月27日
有關磷酸鐵鋰離子電池和優缺點介紹
磷酸鐵鋰離子電池:原材料磷、鐵存在于地球的資源含量豐富,供料渠道少受限制。電壓適中(3.2V)、單位重量下電容量大(170mAh/g)、高放電功率、可快速充電且循環壽命長,在高溫與高熱環境下的穩定性高于其他類型的電池。
磷酸鐵鋰離子電池優點:相比目前市面上較為常見的三元鉆酸鋰和錳酸鋰離子電池來說,磷酸鐵鋰離子電池至少具有以下五大優點:更高的安全性、更長的使用壽命、不含稀有金屬和強污染的重金屬、支持快速充電、工作溫度范圍廣。
1、超長壽命,長壽命鉛酸電池的循環壽命在300次左右,最高也就500次,國產有的磷酸鐵鋰動力鋰電池,循環壽命達到2000次以上,標準充電(s小時率)使用,可達到2000次。同質量的鉛酸電池是新半年、舊半年、維護維護又半年,最多也就1-15年時間,而磷酸鐵鋰離子電池在同樣條件下使用,將達到,一8年。綜合考慮,性能價格比將為鉛酸電池的:倍以上。
2、使用安全,磷酸鐵鋰完全解決了鈷酸鋰和錳酸鋰的安全隱患問題。
3、可大電流ac快速充放電,在專用充電器下,15c充電0分鐘內即可使電池充滿,起動電流可達c,而鉛酸電池現在無此性能。
4、耐高溫,磷酸鐵鋰電熱峰值可達350℃-500℃而錳酸鋰和鉆酸鋰只在200℃左右。
5、大容量。
6、無記憶效應。
7、綠色環保。
磷酸鐵鋰離子電池缺點:磷酸鐵鋰存在振實密度與壓實密度偏低的缺點,導致鋰離子電池的能量密度欠佳;材料的制備成本與電池的制造成本較高,電池成品率低。
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重要原因。
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離子電池在低溫下(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。
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。
4、產品一致性差。目前國內還沒有一家磷酸鐵鋰材料廠能夠解決這一問題。從材料制備角度來說,磷酸鐵鋰的合成反應是一個復雜的多相反應,有固相磷酸鹽、鐵的氧化物以及鋰鹽,外加碳的前驅體以及還原性氣相。在這一復雜的反應過程中,很難保證反應的一致性。
5、知識產權問題。目前磷酸鐵鋰的基礎專利被美國德州大學所有,而碳包覆專利被加拿大人所申請。這兩個基礎性專利是無法繞過去的,假如成本中計算上專利使用費的話,那產品成本將會進一步提高。
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