磷酸铁锂电池的八大优点是什么
1,安全性能的提高
磷酸亚铁锂晶体中的P-O键稳定,不易分解。即使在高温或过充的情况下,也不会崩溃发热或像钴酸锂一样形成强氧化性物质,安全性好。有报道称,在实际操作中的针刺或短路实验中发现少量样品燃烧,但没有发生爆炸。在过充实验中,用高电压充电,发现还是有爆炸。尽管如此,它的过充安全性与普通的液态电解质钴酸锂电池相比还是有了很大的提高。
2.提高使用寿命
磷酸铁锂电池是指以磷酸亚铁锂为正极材料的锂离子电池。
长寿命铅酸电池循环寿命在300次左右,最高循环寿命500次,而磷酸亚铁锂动力电池循环寿命在2000次以上,标准充电(5小时率)可达2000次。同样质量的铅酸电池“新半年、旧半年、维修半年”,最长时间为1~1.5年,而磷酸铁锂电池在同等条件下理论寿命会达到7~8年。综合考虑,性价比理论上是铅酸电池的4倍以上。大电流放电可以大电流2C快速充放电。在专用充电器下,1.5C可以在40分钟内将电池充满,启动电流可以达到2C,而铅酸电池没有这样的性能。
3、良好的高温性能
磷酸铁锂的电热峰值可达350℃-500℃,而锰酸锂和钴酸锂只有200℃左右。工作温度范围宽(-20℃-+75℃),耐高温的磷酸铁锂峰值电热可达350℃-500℃,而锰酸锂和钴酸锂只有200℃左右。
4.大容量
比普通电池(铅酸等)容量大。).5AH-1000AH(单体)
5.没有记忆效应
充电电池经常在充满电的情况下工作,容量会很快降到额定容量以下。这种现象被称为记忆效应。比如镍氢、镍镉电池有记忆,磷酸铁锂电池就没有这种现象。无论电池处于什么状态,都可以边充电边使用,无需先放电再充电。
6.轻量
同样规格和容量的磷酸铁锂电池体积是铅酸蓄电池的2/3,重量是铅酸蓄电池的1/3。
7.环境保护
总的来说,这款电池被认为不含任何重金属和稀有金属(镍氢电池需要稀有金属),无毒(通过SGS认证),无污染,符合欧洲RoHS法规,是绝对的绿色电池证书。所以锂电池之所以被业界看好,主要是出于环保方面的考虑。因此,电池已被列入“十五”期间国家“863”高技术发展计划,成为国家支持和鼓励的重点项目。随着中国加入WTO,中国电动自行车的出口量将迅速增加,进入欧美的电动自行车已被要求配备无污染电池。
但也有专家表示,铅酸电池造成的环境污染主要发生在企业不规范的生产过程和回收过程中。同样,锂电池属于新能源行业是好的,但也避免不了重金属污染的问题。金属材料加工过程中的铅、砷、镉、汞和铬可能会释放到灰尘和水中。电池本身是一种化学物质,所以可能存在两种污染:一种是生产工程中工艺废料的污染;二是报废后的电池污染。
磷酸铁锂电池也有一些缺点,比如低温性能差,正极材料振实密度低,同样容量的磷酸铁锂电池体积比钴酸锂等锂离子电池大,在微型电池中没有优势。磷酸铁锂电池用于动力电池时,和其他电池一样,需要面对电池一致性的问题。
8.动力电池的比较
目前最有前景的动力锂离子电池正极材料是改性锰酸锂(LiMn2O4)、磷酸亚铁锂(LiFePO4)和锰酸镍钴锂(Li(Ni,Co,Mn)O2)。镍钴锰酸锂三元材料由于钴资源匮乏、镍钴含量高、价格波动大,一般认为难以成为电动车动力锂离子电池的主流,但在一定范围内可以与尖晶石锰酸锂混合使用。
二、磷酸铁锂电池的缺点
一种材料是否具有应用开发潜力,不仅取决于它的优点,还取决于它的根本缺陷。
目前,我国普遍选择磷酸亚铁锂作为动力锂离子电池的正极材料。政府、科研机构、企业甚至证券公司等市场分析人士都看好这种材料,并将其视为动力锂离子电池的发展方向。原因主要有两点:一是受美国研发方向的影响,美国Valence和A123公司率先采用磷酸亚铁锂作为锂离子电池的正极材料。其次,国内还没有制备出高温循环和储存性能良好的动力锂离子电池用锰酸锂材料。但是磷酸亚铁锂也有不可忽视的根本性缺陷,可以总结为:
1.在磷酸亚铁锂制备的烧结过程中,氧化铁可以在高温还原气氛中被还原成元素铁。元素铁会造成电池微短路,是电池中最忌讳的物质。这也是日本一直没有将这种材料作为动力锂离子电池正极材料的主要原因。
2.磷酸亚铁锂存在一些性能缺陷,如振实密度和压实密度低,导致锂离子电池能量密度低。低温性能差,即使纳米化,碳包覆,这个问题也没有解决。美国阿贡国家实验室储能系统中心主任DonHillebrand博士形容磷酸铁锂电池的低温性能很可怕。他们对磷酸亚铁锂锂离子电池的测试结果显示,磷酸铁锂电池无法在低温(0℃以下)下驱动电动车。虽然有厂家宣称磷酸铁锂电池低温下容量保持率好,但这是在放电电流小,放电截止电压低的情况下。在这种情况下,设备根本无法开始工作。
3.该材料的制备成本高于电池,电池成品率低,一致性差。纳米磷酸亚铁锂和碳包覆虽然提高了材料的电化学性能,但也带来了其他问题,如能量密度降低、合成成本增加、电极加工性能差、环境要求苛刻等。虽然磷酸亚铁锂中的化学元素Li、Fe、P含量丰富,价格低廉,但制得的磷酸亚铁锂产品成本并不低。即使除去之前的研发成本,材料的工艺成本加上更高的制备电池的成本,也会使得最终的单位储能成本更高。
4.产品一致性差。目前国内还没有磷酸亚铁锂材料厂能解决这个问题。从材料制备的角度来看,磷酸亚铁锂的合成是一个复杂的多相反应,包括固体磷酸盐、氧化铁和锂盐、碳前驱体和还原气相。在这个复杂的反应过程中,很难保证反应的一致性。
5.知识产权。磷酸亚铁锂最早的专利申请由Fxmittermeier &: SOEHNEOHG(DE)于1993年6月25日提出,同年8月19日公布申请结果。磷酸亚铁锂的基本专利是德克萨斯大学的,而碳包覆专利是加拿大人申请的。这两个基础专利是绕不过去的。如果将版税计入成本,产品成本将进一步增加。