(完整版)磷酸鐵鋰動力電池特性及應(yīng)用

1、磷酸鐵鋰動力電池特性及應(yīng)用自鋰離子電池問世以來，圍繞它的研究、開發(fā)工作一直不斷地進行著，上世紀90年代末又開發(fā)出鋰聚合物電池，2002年后則推出磷酸鐵鋰動力電池。鋰離子電池內(nèi)部主要由正極、負極、電解質(zhì)及隔膜組成。正、負極及電解質(zhì)材料不同及工藝上的差異使電池有不同的性能，并且有不同的名稱。目前市場上的鋰離子電池正極材料主要是氧化鉆鋰(LiCoO2),另外還有少數(shù)采用氧化錳鋰(LiMn204)及氧化鎳鋰(LiNi02)作正極材料的鋰離子電池，一般將后兩種正極材料的鋰離子電池稱為“鋰錳電池”及“鋰鎳電池”。新開發(fā)的磷酸鐵鋰動力電池是用磷酸鐵鋰(LiFeP04)材料作電池正極的鋰離子電池，它是鋰離子電

2、池家族的新成員。一般鋰離子電池的電解質(zhì)是液體的，后來開發(fā)出固態(tài)及凝膠型聚合物電解質(zhì)，則稱這種鋰離子電池為鋰聚合物電池，其性能優(yōu)于液體電解質(zhì)的鋰離子電池。磷酸鐵鋰電池的全名應(yīng)是磷酸鐵鋰鋰離子電池，這名字太長，簡稱為磷酸鐵鋰電池。由于它的性能特別適于作動力方面的應(yīng)用，則在名稱中加入“動力”兩字，即磷酸鐵鋰動力電池。也有人把它稱為“鋰鐵(LiFe)動力電池”。采用LiFeP04材料作正極的意義目前用作鋰離子電池的正極材料主要有：LiCoO2、LiMn204、LiNi02及LiFeP04。這些組成電池正極材料的金屬元素中，鉆(Co)最貴，并且存儲量不多，鎳(Ni)、錳(Mn)較便宜，而鐵(Fe)最便宜

3、。正極材料的價格也與這些金屬的價格行情一致。因此，采用LiFeP04正極材料做成的鋰離子電池應(yīng)是最便宜的。它的另一個特點是對環(huán)境無污染。作為可充電電池的要求是：容量高、輸出電壓高、良好的充放電循環(huán)性能、輸出電壓穩(wěn)定、能大電流充放電、電化學(xué)穩(wěn)定性能、使用中安全(不會因過充電、過放電及短路等操作不當而引起燃燒或爆炸)、工作溫度范圍寬、無毒或少毒、對環(huán)境無污染。采用LiFeP04作正極的磷酸鐵鋰電池在這些性能要求上都不錯，特別在大放電率放電(510C放電)、放電電壓平穩(wěn)上、安全上(不燃燒、不爆炸)、壽命上(循環(huán)次數(shù))、對環(huán)境無污染上，它是最好的，是目前最好的大電流輸出動力電池。LiFeP04電池的結(jié)

4、構(gòu)與工作原理LiFeP04電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。左邊是橄欖石結(jié)構(gòu)的LiFeP04作為電池的正極，由鋁箔與電池正極連接，中間是聚合物的隔膜，它把正極與負極隔開，但鋰離子Li+可以通過而電子e-不能通過，右邊是由碳(石墨)組成的電池負極，由銅箔與電池的負極連接。電池的上下端之間是電池的電解質(zhì)，電池由金屬外殼密閉封裝。5")r1黑U«(LHCrnl圖1LiFeP04電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)LiFeP04電池在充電時，正極中的鋰離子Li+通過聚合物隔膜向負極遷移;在放電過程中，負極中的鋰離子Li+通過隔膜向正極遷移。鋰離子電池就是因鋰離子在充放電時來回遷移而命名的。LiFePO4電池主要性

5、能LiFePO4電池的標稱電壓是3.2V、終止充電電壓是3.6V、終止放電壓是2.0V。由于各個生產(chǎn)廠家采用的正、負極材料、電解質(zhì)材料的質(zhì)量及工藝不同，其性能上會有些差異。例如同一種型號（同一種封裝的標準電池），其電池的容量有較大差別（10%20%）。磷酸鐵鋰動力電池主要性能列于表1。為了與其他可充電電池的相比較，也在表中列出其他種類可充電電池性能。這里要說明的是，不同工廠生產(chǎn)的磷酸鐵鋰動力電池在各項性能參數(shù)上會有一些差別;另外，有一些電池性能未列入，如電池內(nèi)阻、自放電率、充放電溫度表蒲匿舸動力電池強眼耦他電池惓渝岀菽-耀帛子物鋰好蠻力軸伽能單樋！加或戸工述?.21.2V工庫電壓羅3.0423

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7、百毫安時。不同類型電池的同類參數(shù)也有一些差異。這里再介紹一種目前應(yīng)用較廣的小型標準圓柱形封裝的磷酸鐵鋰動力電池的參數(shù)。其外廓尺寸：直徑為18mm、高650mm（型號為18650）,其參數(shù)性能如表2所示。表2小型標惟匍柱形封裝磷酸鐵鋰動力電池的參數(shù)取整容量臨-4flfluiAb商肅:電壓鏡止充電電壓3,.6-士D.O5V終止敵電電壓內(nèi)凰0-SOmfi呈丸充電更說2上匚一帳充電電說©U5C杲大敵電電說5-jO匚一艘敢電直洗0.*匚工作覘度祂圍充毎“鬱財0C善菠電：-20-60%注；”有的廠家為磚七典型的放電特性及壽命一種型號為STL18650的磷酸鐵鋰動力電池（容量為1100mAh）在不同的放電率時其放電特性如圖2所示。最小的放電率為0.5C，最大的放電率為10C,五種不同的放電率形成一組放電曲線。由圖2中可看出,不管哪一種放電率,其放電過程中電壓是