新式磷酸铁锂动力电池简介
自锂离子电池面世以来，环绕它的研讨、开发作业一向不断地进行着，上世纪90年代末又开宣布锂聚合物电池，2002后则推出磷酸铁锂动力电池。
锂离子电池内部首要由正极、负极、电解质及隔阂组成。正、负极及电解质资料不同及工艺上的差异使电池有不同的功能，而且有不同的称号。现在市场上的锂离子电池正极资料首要是氧化钴锂（LiCoO2），别的还有少量选用氧化锰锂(LiMn2O4)及氧化镍锂(LiNiO2)作正极资料的锂离子电池，一般将后两种正极资料的锂离子电池称为“锂锰电池”及“锂镍电池”。新开发的磷酸铁锂动力电池是用磷酸铁锂（LiFePO4）资料作电池正极的锂离子电池，它是锂离子电池宗族的新成员。
一般锂离子电池的电解质是液体的，后来开宣布固态及凝胶型聚合物电解质，则称这种锂离子电池为锂聚合物电池，其功能优于液体电解质的锂离子电池。
磷酸铁锂电池的全名应是磷酸铁锂锂离子电池，这姓名太长，简称为磷酸铁锂电池。因为它的功能特别适于作动力方面的运用，则在称号中参加“动力”两字，即磷酸铁锂动力电池。也有人把它称为“锂铁（LiFe）动力电池”。
选用LiFePO4资料作正极的含义
现在用作锂离子电池的正极资料首要有：LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2及LiFePO4。这些组成电池正极资料的金属元素中，钴（Co）最贵，而且存储量不多，镍（Ni）、锰（Mn）较廉价，而铁（Fe）最廉价。正极资料的价格也与这些金属的价格行情共同。因而，选用LiFePO4正极资料做成的锂离子电池应是最廉价的。它的另一个特色是对环境无污染。
作为可充电电池的要求是：容量高、输出电压高、杰出的充放电循环功能、输出电压安稳、能大电流充放电、电化学安稳功能、运用中安全（不会因过充电、过放电及短路等操作不妥而引起焚烧或爆破）、作业温度规划宽、无毒或少毒、对环境无污染。选用LiFePO4作正极的磷酸铁锂电池在这些功能要求上都不错，特别在大放电率放电（5～10C放电）、放电电压平稳上、安全上（不焚烧、不爆破）、寿数上（循环次数）、对环境无污染上，它是最好的，是现在最好的大电流输出动力电池。
LiFePO4电池的结构与作业原理
LiFePO4电池的内部结构如图1所示。左面是橄榄石结构的LiFePO4作为电池的正极，由铝箔与电池正极衔接，中心是聚合物的隔阂，它把正极与负极离隔，但锂离子Li+能够经过而电子e-不能经过，右边是由碳（石墨）组成的电池负极，由铜箔与电池的负极衔接。电池的上下端之间是电池的电解质，电池由金属外壳密闭封装。
图1 LiFePO4电池内部结构
LiFePO4电池在充电时，正极中的锂离子Li+经过聚合物隔阂向负极搬迁；在放电过程中，负极中的锂离子Li+经过隔阂向正极搬迁。锂离子电池便是因锂离子在充放电时来回搬迁而命名的。
LiFePO4电池首要功能
LiFePO4电池的标称电压是3.2 V、停止充电电压是3.6V、停止放电压是2.0V。因为各个出产厂家选用的正、负极资料、电解质资料的质量及工艺不同，其功能上会有些差异。例如同一品种型（同一种封装的规范电池），其电池的容量有较大不同（10%～20%）。
磷酸铁锂动力电池首要功能列于表1。为了与其他可充电电池的相比较，也在表中列出其他品种可充电电池功能。这儿要阐明的是，不同工厂出产的磷酸铁锂动力电池在各项功能参数上会有一些不同；别的，有一些电池功能未列入，如电池内阻、自放电率、充放电温度等。
磷酸铁锂动力电池的容量有较大不同，能够分红三类：小型的零点几到几毫安时、中型的几十毫安时、大型的几百毫安时。不同类型电池的同类参数也有一些差异。这儿再介绍一种现在运用较广的小型规范圆柱形封装的磷酸铁锂动力电池的参数。其外廓尺度：直径为18mm、高650mm（类型为18650），其参数功能如表2所示。
典型的放电特性及寿数
一品种型为STL18650的磷酸铁锂动力电池（容量为1100mAh）在不同的放电率时其放电特性如图2所示。最小的放电率为0.5C，最大的放电率为10C，五种不同的放电率构成一组放电曲线。由图2中可看出，不论哪一种放电率，其放电过程中电压是很平整的（即放电电压平稳，根本坚持不变），只要快到停止放电电压时，曲线才向下曲折（放电量到达800mAh今后才呈现向下曲折）。在0.5～10C的放电率规划内，输出电压大部分在2.7～3.2V规划内改动。这阐明该电池有很好的放电特性。
图2 STL18650的放电特性
容量为1000mAh的STL18650在不同的温度条件下（从-20～+40℃）的放电曲线如图3所示。如果在23℃时放电容量为100%，则在0℃时的放电容量降为78%，而在-20℃时降到65%，在+40℃放电时其放电容量略大于100%。
从图3中可看出，STL18650磷酸铁锂电池能够在-20℃下作业，但输出能量要下降35%左右。
图3 STL18650在多温度条件下的放电曲线
STL18650的充放电循环寿数曲线如图4所示。其充放电循环的条件是：以1C充电率充电，以2C放电率放电，历经570次充放电循环。从图4的特性曲线可看出，在经过570次充放电循环，其放电容量未变，阐明该电池有很高的寿数。
图4 STL18650的充放电循环寿数曲线
过放电到零电压实验
选用STL18650（1100mAh）的磷酸铁锂动力电池做过放电到零电压实验。实验条件：用0.5C充电率将1100mAh的STL18650电池充溢，然后用1.0C放电率放电到电池电压为0C。再将放到0V的电池分两组：一组寄存7天，另一组寄存30天；寄存到期后再用0.5C充电率充溢，然后用1.0C放电。最终比较两种零电压寄存期不同的不同。
实验的结果是，零电压寄存7天后电池无走漏，功能杰出，容量为100%；寄存30天后，无走漏、功能杰出，容量为98%；寄存30天后的电池再做3次充放电循环，容量又康复到100%。
这实验阐明该电池即便呈现过放电（乃至到0V），并寄存必定时刻，电池也不走漏、损坏。这是其他品种锂离子电池不具有的特性。
磷酸铁锂电池的特色
经过上述介绍，LiFePO4电池可概括下述特色。
1高效率输出：规范放电为2～5C、接连高电流放电可达10C，瞬间脉冲放电（10S）可达20C；
2 高温时功能杰出：外部温度65℃时内部温度则高达95℃，电池放电结束时温度可达160℃，电池的结构安全、无缺；
3 即便电池内部或外部遭到损伤，电池不焚烧、不爆破、安全性最好；
4 极好的循环寿数，经500次循环，其放电容量仍大于95%；
5 过放电到零伏也无损坏；
6 可快速充电；
7 低成本；
8 对环境无污染。
磷酸铁锂动力电池的运用
因为磷酸铁锂动力电池具有上述特色，而且出产出各种不同容量的电池，很快得到广泛地运用。它首要运用领域有：
1 大型电动车辆：公交车、电动轿车、景点游览车及混合动力车等；
2 轻型电动车：电动自行车、高尔夫球车、小型平板电瓶车、铲车、清洁车、电动轮椅等；
3 电动工具：电钻、电锯、割草机等；
4 遥控轿车、船、飞机等玩具；
5 太阳能及风力发电的储能设备；
6 UPS及应急灯、警示灯及矿灯(安全性最好)；
7 代替照相机中3V的一次性锂电池及9V的镍镉或镍氢可充电电池（尺度完全相同）；
8 小型医疗仪器设备及便携式仪器等。
这儿举一个用磷酸铁锂动力电池代替铅酸电池的运用实例。选用36V/10Ah(360Wh)的铅酸电池，其分量12kg，充一次电可行走约50km，充电次数约100次，运用时刻约1年。若选用磷酸铁锂动力电池，选用相同的360Wh能量（12个10Ah电池串联组成），其分量约4kg，充电一次可行走80km左右，充电次数可达1000次，运用寿数可达3～5年。尽管说磷酸铁锂动力电池的价格较铅酸电池高得多，但总的经济效果仍是选用磷酸铁锂动力电池更好，而且在运用上更简便。
小型磷酸铁锂动力电池
小型磷酸铁锂动力电池是规范的，有圆柱形及长方形。如圆柱型的类型有18650、26650等。类型中前两位是表明直径，后两位或三位表明高度（单位为mm），即18650的尺度的直径为18，高度为65。长方形的类型有103450R、183665R等。其前两位是电池的厚度、中心两位是电池的宽度，后两位是电池的长度（单位为mm）。电池出产工厂往往在类型前加三个英文字母作厂标，例如类型为×××18650。
结语
磷酸铁锂动力电池是一种新式动力电池，因为其功能优秀，遭到各方面的注重。我国现在已有一些工厂出产磷酸铁锂电池正极资料及出产各种不同容量的磷酸铁锂动力电池。因为出产时刻不长，规划还不大，形成求过于供的状况。不过，这种状况可望在2～3年内得到改动，磷酸铁锂动力电池将更廉价，而且其运用将更遍及。
