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磷酸鐵鋰電池的優(yōu)缺點(diǎn)是什么?

小編從業(yè)鋰電池技術(shù)業(yè)務(wù)多年,下面根據(jù)自己積累下來(lái)的電池知識(shí)做簡(jiǎn)單介紹一下磷酸鐵鋰電池的優(yōu)缺點(diǎn)都有哪些?

一、優(yōu)點(diǎn)

1、磷酸鐵鋰電池的放電平臺(tái)穩(wěn)定,電池的標(biāo)稱電壓是3.2V、終止充電電壓是3.6V、終止放電壓是2.0V;

2、比容量大,高效率輸出:標(biāo)準(zhǔn)放電為2~10C、連續(xù)高電流放電可達(dá)20C,瞬間脈沖放電(10S)可達(dá)40C;

3、安全性好且工作溫度范圍寬廣(-20℃—+75℃),高溫時(shí)性能良好:外部溫度65℃時(shí)內(nèi)部溫度則高達(dá)95℃,電池放電結(jié)束時(shí)溫度可達(dá)160℃,電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)安全、完好;

4、即使電池內(nèi)部或外部受到傷害,電池不燃燒、不爆炸、安全性最好;

5、極好的循環(huán)壽命,經(jīng)500次循環(huán),其放電容量仍大于95%;實(shí)驗(yàn)室制備的磷酸鐵鋰單體電池在進(jìn)行1C的循環(huán)測(cè)試時(shí),循環(huán)壽命高達(dá)2000次。

6、過(guò)放電到零伏也無(wú)損壞,零電壓存放7天后電池?zé)o泄漏,性能良好,容量為100%;存放30天后,無(wú)泄漏、性能良好,容量為98%;存放30天后的電池再做3次充放電循環(huán),容量又恢復(fù)到100%。

7、可快速充電,自放電少,無(wú)記憶效應(yīng):可大電流2C快速充放電,在專用充電器下,1.5C充電40分鐘內(nèi)即可使電池充滿,起動(dòng)電流可達(dá)2C,;

8、低成本,磷酸鐵鋰電池制造原材料豐富,成本相對(duì)較低;

9、電池使用的原材料無(wú)重金屬元素,對(duì)環(huán)境無(wú)污染,是良好的可持續(xù)發(fā)展能源電池。

二、缺點(diǎn)

1、能量密度低

磷酸鐵鋰電池由于受本身化學(xué)原材料性質(zhì)的限制,其在能量密度方面與聚合物鋰電池(三元鋰電池)相比要低些;

2、低溫性能相對(duì)差些

磷酸鐵鋰電池由于受本身化學(xué)原材料性質(zhì)的限制,其在低溫環(huán)境下放電性能方面與聚合物鋰電池(三元鋰電池)相比要差些;

3、導(dǎo)電性差:目前在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)在前驅(qū)體添加有機(jī)碳源和高價(jià)金屬離子聯(lián)合摻雜的辦法來(lái)改善材料的導(dǎo)電性(A123、煙臺(tái)卓能正采用這種方法),研究表明,磷酸鐵鋰的電導(dǎo)率提高了7個(gè)數(shù)量級(jí),使磷酸鐵鋰具備了和鉆酸鋰相近的電導(dǎo)特性。

鋰離子擴(kuò)散速度慢。目前采取的解決方案主要有納米化LiFePO晶粒,從而減少鋰離子在晶粒中的擴(kuò)散距離,再者就是摻雜改善鋰離子的擴(kuò)散通道,后一種方法看起來(lái)效果并不明顯。納米化已經(jīng)有較多的研究,但是難以應(yīng)用到實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中,目前只有A123宣稱掌握了LiFePO的納米化產(chǎn)業(yè)技術(shù)。

4、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主要原因。

5、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。美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室儲(chǔ)能系統(tǒng)中心主任DonHillebrand博士談到磷酸鋰鐵電池低溫性能的時(shí)候,他用terrible來(lái)形容,他們對(duì)磷酸鐵鋰型鋰離子電池測(cè)試結(jié)果表明表明磷酸鐵鋰電池在低溫下(0℃以下)無(wú)法使電動(dòng)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(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。

6、一致性差

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、Fe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。

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