磷酸铁锂电池全解

磷酸铁锂电池全解
 
  一、   磷酸铁锂电池界说
磷酸铁锂电池是指用磷酸铁锂作为正极资料的锂离子电池。
锂离子电池的正极资料有许多种，首要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元资料、磷酸铁锂等。其间钴酸锂是现在绝大多数锂离子电池运用的正极资料，而其它正极资料因为多种原因，现在在商场上还没有大量出产。磷酸铁锂也是其间一种锂离子电池。从资料的原理上讲，磷酸铁锂也是一种嵌入/脱嵌进程，这一原理与钴酸锂，锰酸锂彻底相同。
磷酸铁锂因为具有安全性与循环寿数优势、资料本钱的引诱，正在逐渐进入锂离子动力电池商场。
二、   磷酸铁锂正极资料
1997年A.K.Padhi初次报导磷酸铁锂（LiFePO4）具有脱嵌锂功用。该资料具有橄榄石型磷酸盐类嵌锂资料,LiMPO4（M：Mn，Fe，Co，Ni）, 成为很有潜力的锂离子电池正极资料。磷酸铁锂作为锂离子电池用正极资料具有杰出的电化学功能，充放电渠道非常平稳，充放电进程中结构安稳。一起，该资料无毒、无污染、安全功能好、可在高温环境下运用、原资料来历广泛等长处，是现在电池界竞相开发研讨的热门。
该资料具有发上图所示的晶体结构。
作业电压规模：2.5～3.6V，渠道约3.3V，比钴酸锂电池3.7V低一些。
因为该资料导电性差，需往磷酸铁锂颗粒内部掺入导电碳资料或导电金属微粒，或许往磷酸铁锂颗粒表面包覆导电碳资料，进步资料的电子电导率；或掺杂金属离子来进步导电性。这样资料的密度低，做成电池的体积比容量低，只要180Wh/L（钴酸锂可做到400Wh/L以上），在小电池范畴，相同尺度电池只要现有电池容量的一半不到。
三、   磷酸铁锂电池及其优缺点
磷酸铁锂的长处：
1、安全。磷酸铁锂的安全功能是现在一切的资猜中最好的。当然它和其它磷酸盐的安全功能也根本相同，用磷酸铁锂做电池，肯定不必忧虑爆破问题的存在。
2、安稳性高。包含高温充电的容量安稳性好，贮存功能好等。这点是最大的长处，在一切知道的资猜中，也是最好的。
3、环保。整个出产进程清洁无毒。一切质料都无毒。不像钴是有毒的物质。
4、价格廉价。磷酸盐选用磷酸源和锂源以及铁源为资料，这些资料都非常廉价，无战略资源及稀有资源。
磷酸铁锂的缺点：
1、导电性差。这个问题是其最要害的问题。磷酸铁锂之所以这么晚还没有大规模的运用，这是一个首要的问题。可是，这个问题现在现已能够得到完美的处理：便是增加C或其它导电剂。实验室报导能够到达160mAh/g以上的比容量。咱们公司出产的磷酸铁锂资料在出产进程中现已增加了导电剂，不需求制作电池时增加。实际上资料应该为：LiFePO4/C，这样一个复合资料。
2、振实密度较低。一般只能到达1.3-1.5，低的振实密度能够说是磷酸铁锂的最大缺点。这一缺点决议了它在小型电池如手机电池等没有优势。即便它的本钱低，安全功能好，安稳性好，循环次数高，但假如体积太大，也只能小量的替代钴酸锂。这一缺点在动力电池方面不会杰出。因而，磷酸铁锂首要是用来制作动力电池。
3、现在研讨开发还不深化。现在以磷酸铁锂作为正极资料的产业化状况并不达观。因为仍是最近两年开展起来的，所以各方面的研讨还需求继续深化。
四、    其它
在动力电池范畴，因为钴酸锂的安全问题和昂扬的价格，使其一直在动力电池门外徜徉，一直没有彻底进入动力电池范畴。现在的状况是钴酸锂和锰酸锂小批量合作运用，可是因为其固有的缺点，使得其一直没有大批量的进行商业化运作，产品只是在小批量试出产阶段，现在大规模的商业化运作还有一些难以克服的困难。在动力电池范畴磷酸基正极资料依其超长的循环寿数，极好的安全功能，较好的高温功能，极端低价的价格，并且低温功能和倍率放电现已能够到达钴酸锂的水相等，使其成为最有期望的动力电池资料，其在未来的5年内或许会成镍镉电池的首要替代品，在未来的10年内会成为铅酸电池的有力竞争者，在未来的20年内或许会替代铅酸电池，成为首要的发动电源、UPS电源和后备电源，成为二次电池的老迈。
现在磷酸铁锂最首要的问题是容量偏低, 制作本钱偏高,在电池出产上加工困难(制浆,拉浆,辊轧等工序都需求特别处理,许多企业不能很好的处理)倍率放电不安稳(需求特定的电池工艺合作,受工艺影响很大)而现在电器的运用趋势是细巧型开展,所以对电池也有相同的要求高体积能量密度.从容量上看磷酸铁锂没有出路,在特定的电池范畴运用较有优势，如动力电池。
磷酸铁锂振实密度比较低,比表面积很大,需求改动电池先行工艺,并且电池极片的面密度低所以相同类型的电池容量更低。
电解液也需从头开发适用的电解液系统，用现有的老练电解液难发挥其功能。
别的，因为磷酸铁锂电池的作业电压规模在2.5～3.6V，渠道为3.3V左右，没有批量配套的维护线路和充电器，较难在现有的电子设备上发挥出其特性，需求一个全体的职业整合。
产业化方面：
国外做得较早的为是美国Valence（威能）公司和A123（高博）公司，这两家公司都在国内（江苏）有资料出产企业出产磷酸铁锂正极资料，然后选用托付其它电池公司代工出产电池出口。
国内现在现已有许多公司在作测验，研讨，小批量试产资料，北大先行，中辉振宇，山西力之源等比较活泼，湖南瑞祥与杉杉公司也在跟进。批量出产电池的企业尚不多，山东海霸动力集团公司宣扬较多，有产品上市。