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    鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源

    軟包電芯產品有哪些?

    2021-03-01 ryder

    電芯產品常見的有鎳氫電芯,圓柱鋼殼鋰電芯,干電池電芯和軟包電芯等,而軟包電芯產品惟有鋁朔膜做外殼的鋰電池。軟包鋰電芯又有聚合物鋰電芯和磷酸鐵鋰電芯這兩種。它們詳盡差別如下:


    1、聚合物鋰電芯


    依據聚合物鋰電芯所用電解質材料的不同,分為液態聚合物鋰電芯(LiquifiedLithium-IonBattery,簡稱為LIB)和聚合物鋰離子電芯(polymerLithium-IonBattery,簡稱為pLB)或塑料鋰離子電芯(plasTIcLithiumIonBatteries,簡稱為pLB)。


    聚合物鋰電芯所用的正負極材料與液態鋰離子都是相同的,正極材料分為鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料和磷酸鐵鋰材料,負極為石墨,電池工作原理也基本一致。它們的緊要差別在于電解質的不同,液態鋰電池使用液體電解質,聚合物鋰電池則以固體聚合物電解質來代替,這種聚合物可以是“干態”的,也可以是“膠態”的,目前大部分采用聚合物凝膠電解質。


    (1)聚合物鋰電芯優勢:


    1)聚合物鋰電芯的工作電壓高達3.6v~3.8v,比磷酸鐵鋰電芯高。


    2)容量密度大,其容量密度是鎳氫電池或鎳鎘電池的1.5~2.5倍,或者更高。


    3)自放電小,在放置很長時間后其容量損失也很小。


    4)壽命長,正常使用其循環壽命可達到500次以上。


    5)沒有記憶效應,在充電前不必將剩余電量放空,使用方便。


    6)厚度小,能做得更薄


    (2)聚合物鋰電芯缺點:


    1)電池成本高,電解質體系提純困難。


    2)要保護線路控制,過充或者過放都會使電池內部化學物質的可逆性遭到破壞,從而嚴重影響電池的壽命。


    2、磷酸鐵鋰電芯


    (1)磷酸鐵鋰電芯的優勢


    1)工作溫度范圍寬敞(-20℃—+75℃),高溫時性能良好:外部溫度65℃時內部溫度則高達95℃,電池放電結束時溫度可達160℃,電池內部結構安全、完好;


    2)即使電池內部或外部受到傷害,電池不燃燒、不爆炸、安全性最好;


    3)極好的循環壽命,在100%DOD條件下,磷酸鐵鋰電芯是用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰電池,標準充電(5小時率)使用,可達到2000次,壽命將達到7~8年。


    4)過放電到零伏也無損壞,零電壓存放7天后電池無泄漏,性能良好,容量為100%;存放30天后,無泄漏、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,容量又恢復到100%。


    5)安全性


    是目前最安全的鋰電池正極材料;不含任何對人體有害的重金屬元素;


    6)熱穩定性好


    磷酸鐵鋰熱穩定性很好,FePO4在210~410C的溫度范圍內放出的熱量僅為210j/g;


    LiCoO2充電狀態(CoO2)開始分析出現氧氣的溫度為240℃,放出熱量約為1000j/g


    7)加工制造成本相對較低;


    (2)磷酸鐵鋰電芯的缺點


    1)在磷酸鐵鋰制備時的燒結過程中,氧化鐵在高溫還原性氣氛下存在被還原成單質鐵的可能性。單質鐵會引起電池的微短路,是電池中最忌諱的物質。這也是日本一直不將該材料作為動力型鋰電池正極材料的緊要原由。


    2)磷酸鐵鋰存在一些性能上的缺陷,如振實密度與壓實密度很低,導致鋰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有處理這一問題。


    3)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。


    4)產品一致性差。目前國內還沒有一家磷酸鐵鋰材料廠能夠處理這一問題。從材料制備角度來說,磷酸鐵鋰的合成反應是一個復雜的多相反應,有固相磷酸鹽、鐵的氧化物以及鋰鹽,外加碳的前驅體以及還原性氣相。在這一復雜的反應過程中,很難保證反應的一致性。


    5)知識產權問題。目前磷酸鐵鋰的基礎專利被美國德州大學所有,而碳包覆專利被加拿大人所申請。這兩個基礎性專利是無法繞過去的,倘若成本中計算上專利使用費的話,那產品成本將會進一步提高。

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