電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
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鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
什么是磷酸鐵鋰離子電池
磷酸鐵鋰離子電池，是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰電池。鋰電池的正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。其中鈷酸鋰是目前絕大多數鋰電池使用的正極材料。
磷酸鐵鋰離子電池工作原理
磷酸鐵鋰離子電池的全名是磷酸鐵鋰鋰電池，這名字太長，簡稱為磷酸鐵鋰離子電池。由于它的性能特別適于作動力方面的使用，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”。
結構與工作原理：
LiFepO4電池的內部結構如圖1所示。左邊是橄欖石結構的LiFepO4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，電池由金屬外殼密閉封裝。
圖1LiFepO4電池內部結構
LiFepO4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。鋰電池就是因鋰離子在充放電時來回遷移而命名的。
主要性能：
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。由于各個加工廠家采用的正、負極材料、電解質材料的質量及工藝不同，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，不同工廠加工的磷酸鐵鋰動力電池在各項性能參數上會有一些差別；另外，有一些電池性能未列入，如電池內阻、自放電率、充放電溫度等。
表1磷酸鐵鋰動力電池主要性能參數
磷酸鐵鋰動力電池的容量有較大差別，可以分成三類：小型的零點幾到幾毫安時、中型的幾十毫安時、大型的幾百毫安時。不同類型電池的同類參數也有一些差異。這里再解析一種目前使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。其外廓尺寸：直徑為18mm、高650mm（型號為18650），其參數性能如表2所示。
表2小型標準圓柱形封裝的磷酸鐵鋰動力電池的參數
過放電到零電壓實驗：
采用STL18650（1100mAh）的磷酸鐵鋰動力電池做過放電到零電壓實驗。實驗條件：用0.5C充電率將1100mAh的STL18650電池洋溢，然后用1.0C放電率放電到電池電壓為0C。再將放到0V的電池分兩組：一組存放7天，另一組存放30天；存放到期后再用0.5C充電率洋溢，然后用1.0C放電。最后比較兩種零電壓存放期不同的差別。
實驗的結果是，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%。
這實驗說明該電池即使出現過放電（甚至到0V），并存放一定時間，電池也不泄漏、損壞。這是其他種類鋰電池不具有的特性。
磷酸鐵鋰離子電池八大優點1、安全性能的改善
磷酸鐵鋰晶體中的p-O鍵穩固，難以分析，即便在高溫或過充時也不會像鈷酸鋰一樣結構崩塌發熱或是形成強氧化性物質，因此擁有良好的安全性。有報告指出，實際操作中針刺或短路試驗中發現有小部分樣品出現燃燒現象，但未出現一例爆炸事件，而過充試驗中使用大大超出自身放電電壓數倍的高電壓充電，發現仍舊有爆炸現象。雖然如此，其過充安全性較之一般液態電解液鈷酸鋰離子電池，已大有改善。
2、壽命的改善
磷酸鐵鋰離子電池是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰電池。
長壽命鉛酸蓄電池的循環壽命在300次左右，最高也就500次，而磷酸鐵鋰動力電池，循環壽命達到2000次以上，標準充電（5小時率）使用，可達到2000次。同質量的鉛酸蓄電池是“新半年、舊半年、維護維護又半年”，最多也就1~1.5年時間，而磷酸鐵鋰離子電池在同樣條件下使用，理論壽命將達到7~8年。綜合考慮，性能價格比理論上為鉛酸蓄電池的4倍以上。大電流放電可大電流2C快速充放電，在專用充電器下，1.5C充電40分鐘內即可使電池洋溢，起動電流可達2C，而鉛酸蓄電池今朝無此性能。
3、高溫性能好
磷酸鐵鋰電熱峰值可達350℃-500℃而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。工作溫度范圍寬敞（-20C--+75C），有耐高溫特性磷酸鐵鋰電熱峰值可達350℃-500℃而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。
4、大容量
具有比一般電池（鉛酸等）更大的容量。5AH-1000AH（單體）
5、無記憶效應
可充電池在常常處于洋溢不放完的條件下工作，容量會迅速低于額定容量值，這種現象叫做記憶效應。像鎳氫、鎳鎘電池存在記憶性，而磷酸鐵鋰離子電池無此現象，電池無論處于什么狀態，可隨充隨用，無須先放完再充電。
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