磷酸铁锂电池介绍

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1、磷酸 铁锂电池 （ Li F e PO 4O O O 资料 介绍）磷酸 铁锂 电池（ 磷酸 铁锂 电池（ 磷酸 铁锂 电池（ 磷酸 铁锂 电池（ L i F e P O 4）介 绍资 料 ）介 绍资 料 ）介 绍资 料 ）介 绍资 料1 、 磷酸 铁锂电池 构造正极： 正极物 质在磷酸 铁锂离子 蓄电池中 以磷酸 铁锂（ L i F e P O 4 ）为主要 原料；负极 ： 负极 活性物 质是由 碳材料 与粘合 剂的混 合物再 加上有 机溶剂 调和制 成糊状 ，并涂 覆在铜 基体上 ，呈薄 层状分 布；隔膜 板 ： 称为 隔板或 称隔离 膜片 ， 其功 能起到 关闭或 阻断通 道的作 用 ，一

2、般 使用聚 乙烯或 聚丙烯 材料的 微多孔 膜 。 所谓 关闭或 阻断功 能是电池出 现异常 温度上 升时阻 塞或阻 断作为 离子通 道的细 孔 ， 使蓄 电池停止充 放电反 应 。 隔膜 板可以 有效防 止因内 、 外部 短路等 引起的 过大电流而 使电池 产生异 常发热 现象。P T C 元件 ： 在磷 酸铁锂 电池盖 帽内部 ， 当内 部温度 上升到 一定温 度时或电 流增大 到一定 控制值 时 ， P T C 就起 到了温 度保险 丝和过 流保险 的作用 ， 会自 动拉断 或断开 ， 从而 形成内 部断路 。 这样 电池内 部停止 了工作 反应， 温度降 下来。 保证了 电池的 安全使

3、 用（双 重保险 ） 。安全 阀 ： 为了 确保磷 酸铁锂 电池的 使用安 全性 ， 一般 通过对 外部电 路的控 制或者 在磷酸 铁锂电 池内部 设有异 常电流 切断的 安全装 置 。 即使这样 ， 在使 用过程 中也有 可能其 他原因 引起磷 酸铁锂 电池内 压异常 上升 ， 这样 ， 安全 阀释放 气体 ， 以防 止蓄电 池破裂 或爆开 。 安全 阀实际上是 一次性 非修复 式的破 裂膜 ， 一旦 进入工 作状态 ， 保护 蓄电池 使其停止 工作， 因此是 蓄电池 的最后 的保护 手段。磷酸 铁锂电池 （ Li F e PO 4O O O 资料 介绍）2 ，磷酸铁锂电池充放电原理图L i

4、FePO4电池的内部结构如图下图所示磷酸 铁锂电池 （ Li F e PO 4O O O 资料 介绍）磷酸 铁锂电 池工作 原理左边是橄榄石 (olivine)结构的 LiFePO4作为电池的正极 ， 由铝箔 (aluminiumfoil)与电池正极连接， 中间是聚合物 (polymer)的隔膜 (diaphragm)，它把正极与负 极隔开 ，但锂 离子 Li+可以 通过而 电子 e-不能 通过， 右边是 由碳 (carbon)（石墨 graphite）组成的电池负极，由铜箔 (copperfoil)与电池的负极连接 。电池的上下端之间是电池的电解质 (electrolyte)，电池由金属外壳

5、密闭封装。LiFePO4电池在充电时，正极中的锂离子 Li+通过聚合物隔膜向负极迁移 ； 在放电过程中 ， 负极中的锂离子 Li+通过隔膜向正极迁移 。 锂离子电池就是因锂离子在充放电时来回迁移而命名的。1 、电池充电时， Li+从磷酸铁锂晶体的 010面迁移到晶体表面，在电场力的作用下 ， 进入电解液 ， 穿过隔膜 ， 再经电解液迁移到石墨晶体的表面 ， 然后嵌入石墨晶格中 。 与此同时 ， 电子经导电体流向正极的铝箔集电极 ， 经极耳 、 电池极柱 、 外电路 、 负极极柱 、 负极耳流向负极的铜箔集流体 ， 再经导电体流到石墨负极 ， 使负极的电荷达至平衡 。 锂离子从磷酸铁锂脱嵌后 ，

6、 磷酸铁锂转化成磷酸铁 ，其晶格结构变化如上图。2 、电池放电时， Li+从石墨晶体中脱嵌出来，进入电解液，穿过隔膜，再经电解 液迁移到 磷酸铁锂 晶体的 表面，然 后重新经 010 面嵌 入到磷酸 铁锂的晶 格内。与此同时，电池经导电体流向负极的铜箔集电极，经极耳、电池负极柱 、 外电路 、 正极极柱 、 正极极耳流向电池正极的铝箔集流体 ， 再经导电体流到磷酸铁锂正极，使正极的电荷达至平衡。从磷酸铁锂电池的工作原理可知，磷酸铁锂电池的充放电过程需要锂离子和电子的共同参与 ， 而且锂离子的迁移速度与电子的迁移速度要达至平衡 。 这就要求锂离子电池的正负电极必须是离子和电子的混合导体 ， 而且

7、其离子导电能力和电子导电能力必须一致 。 但是众所周知 ， 磷酸铁锂的导电性能很差 。 而石墨负极的导电性虽然要好一些 ， 但是要实现大倍率放电时 ， 仍然需要改善负极的导电性 ，使其的电子导电能力与锂离子从石墨中脱嵌的能力达至平衡。磷酸 铁锂电池 （ Li F e PO 4O O O 资料 介绍）3 . 磷酸 铁锂电池 的特性一 、 超 长 寿 命磷 酸 铁 锂 动 力 电 池 ， 循 环 寿 命 达 到 2000 次 以 上 ， 标 准 充 电 （ 5 小时 率 ） 使 用 ， 可 达 到 2000 次 。 同 质 量 的 铅 酸 电 池 是 “ 新 半 年 、 旧 半年 、 维 护 维

8、护 又 半 年 ” ， 最 多 也 就 1 2 年 时 间 ， 而 磷 酸 铁 锂 电 池 在同 样 条 件 下 使 用 ， 将 达 到 8 10 年 。 综 合 考 虑 ， 性 能 价 格 比 将 为 铅 酸电 池 的 5 倍 以 上 ；二 、 使 用 安 全磷 酸 铁 锂 完 全 解 决 了 钴 酸 锂 和 锰 酸 锂 的 安 全 隐 患 问 题 ， 钴 酸 锂 和锰 酸 锂 在 强 烈 的 碰 撞 下 会 产 生 爆 炸 对 消 费 者 的 生 命 安 全 构 成 威 胁 ， 而磷 酸 铁 锂 以 经 过 严 格 的 安 全 测 试 即 使 在 最 恶 劣 的 交 通 事 故 中 也 不

9、 会产 生 爆 炸 ；三 、 可 大 电 流 充 放 电磷 酸 铁 锂 电 池 可 大 电 流 2C 以 上 快 速 充 放 电 ， 在 专 用 充 电 器 下 ，1.5C 充 电 40 分 钟 内 即 可 使 电 池 充 满 ， 起 动 电 流 可 达 5C 以 上 , 而 铅 酸电 池 现 在 无 此 性 能 ；四 、 耐 高 温磷 酸 铁 锂 电 热 峰 值 可 达 350 500 而 锰 酸 锂 和 钴 酸 锂 只 在 200 左 右 。 工 作 温 度 范 围 宽 广 （ -20C- 75C） ， 有 耐 高 温 特 性 磷 酸 铁锂 电 热 峰 值 可 达 350 500 , 而

10、锰 酸 锂 和 钴 酸 锂 只 在 200 左 右 ；五 、 高 能 量 密 度磷 酸 铁 锂 电 池 其 理 论 比 容 量 为 170mAh/g ， 产 品 实 际 比 容 量 可超 过140 mAh/g（ 0.2C, 25 C ） ； 相 对 铅 酸 电 池 体 积 减 少 1/3-1/4 ， 重 量 减少 1/2-1/3 ；六 、 无 记 忆 效 应可 充 电 池 在 实 际 使 用 中 ， 经 常 处 于 充 满 不 放 完 的 条 件 下 工 作 ， 容量 会 迅 速 低 于 额 定 容 量 值 ， 这 种 现 象 叫 做 记 忆 效 应 。 像 镍 氢 、 镍 镉 电磷酸 铁锂电

11、池 （ Li F e PO 4O O O 资料 介绍）池 存 在 记 忆 性 ， 而 磷 酸 铁 锂 电 池 无 此 现 象 ， 电 池 无 论 处 于 什 么 状 态 ，可 随 充 随 用 ， 无 须 先 放 完 再 充 电 ， 且 充 、 放 电 效 率 达 95%以 上 。七 、 绿 色 环 保该 电 池 不 含 任 何 重 金 属 与 稀 有 金 属 （ 镍 氢 电 池 需 稀 有 金 属 ） ， 无毒 （ SGS 认 证 通 过 ） ， 无 污 染 ， 符 合 欧 洲 RoHS 规 定 ， 为 绝 对 的 绿 色 环保 电 池 。 铅 酸 电 池 中 却 存 在 着 大 量 的 铅

12、， 在 其 废 弃 后 若 处 理 不 当 ， 仍将 对 环 境 够 成 二 次 污 染 ， 而 磷 酸 铁 锂 材 料 无 论 在 生 产 及 使 用 中 ， 均 无污 染 ， 因 此 该 电 池 又 列 入 了 “ 十 五 ” 期 间 的 “ 863 ” 国 家 高 科 技 发 展计 划 ， 成 为 国 家 重 点 支 持 和 鼓 励 发 展 的 项 目 。4 . 磷酸 铁锂电池 与铅酸电 池对比项目型号 磷酸铁锂电池 铅酸电池 备注价格 稍贵 4 元 / Wh 便宜 1 . 2 元 / Wh 3 :1能量比 高： 1 20-130wh/kg 低 ： 3 2-37wh / kg 4 :1体

13、积比 2 10Wh/L 7 0Wh/L 1 :3安全性磷酸铁锂 电池 由于材料分子间具有强共价链，结构稳定，安全性最好 ，在抗过充 、 针刺 、 挤压 、 高温等异常条件下完全不会起火和爆炸安全性较好磷 酸 铁 锂 电池 是 目 前 最安全的锂电循环次数 ( 寿命 ) 2 000次 3 00 次 寿命 6 倍长温度耐受性 - 20 - 60 - 20 - 45环保性 很好 污染严重锂电池无任何毒性及稀缺元素大倍率充 ， 放电性能和效率能力强 , 大于 9 6% 一般 , 6 070%锂电是铅酸放电功率的 7倍 ， 放电平台稳 ， 负载能力强自放电 月度自放电小于 3 % 大于 1 0%充电性能

14、 很好 一般 充电时间仅是铅酸的 1 /4磷酸 铁锂电池 （ Li F e PO 4O O O 资料 介绍）5 ， 磷酸 铁锂电 池 与 钴酸 锂 及 锰酸 锂 对比常 用 电 池 的 主 要 性 能 指 标电池类型电池构成 公称电 压V评 价优 点 缺 点正极 /电解 质 / 负极磷酸 铁锂电池 L i F e P O 4 /L i BF 6 / C 3 . 21 .安全 系数高 ； 1 . 单体 容量在 2 0 0 A h 以上2 .使用 寿命长 ； 怕过 充过放 电，短 路3 .适合 大倍率 电流充 / 放电 ； 会易 燃易爆 ；4 .使用 粗广环 境使用 ； 2 . 单体 重量相 对较

15、重 ；5 .功率 密度高 ；6 .无记 忆效应 ；7 .生产 、 使用 全过程 无污染 ；钴酸 锂电池 L i C o O 2 /有机 液 / C 3 . 61 .高电 压； 1 . 成本 高；2 .能量 密度极 高； 2 . 一致 性差；3 .功率 密度极 高； 3 . 怕过 充电过 放电；锰酸 锂电池 L i M n O 2 (L i Co O 2 )/ L i BF 6 /C 3 . 61 .能力 密度极 高； 1 . 生产 工艺复 杂；2 .功率 密度极 高； 2 . 成本 极高；3 .高电 压； 3 . 单体 容量小 ；4 .耐高 低温放 电； 4 . 不适 合动力 性电源 ；电池类

16、型 发明人主 要 性 能每 K W/H成本（ U SD)能量密度 W H/L功率密 度W H/KG 循环寿命 （ 次 ）理论 现状 未来 现状 将来 现状 将来磷酸 铁锂电池美国 德州大 学J o h n 博士 4 0 0 1 6 0 3 5 0 1 0 0 3 0 0 3 0 0 0 1 0 0 0 0 6 0 0钴酸 锂电池美国 贝尔实 验室 4 0 0 1 0 0 3 6 0 1 1 0 2 7 0 2 0 0 0 5 0 0 0 3 8 0锰酸 锂电池美国 贝尔实 验室 5 0 0 1 1 0 4 0 0 1 3 0 2 5 0 1 5 0 0 3 0 0 0 6 0 0磷酸 铁锂电池 （ Li F e PO 4O O O 资料 介绍）品质 保证： 六个 一致、 三道把 关 六个 一致是指 组合配对 的单体必 须保证 电池的 1 、电 压一致性 2 、内 阻一致性 3 、容 量一致性 4 、平 台一致性 5 、恒 流比一致 性 6 、带 电量一致