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1、磷酸铁锂电池充放电曲线和循环曲线我公司生产的磷酸铁锂电池以其 无毒、无污染，高安全性，循环寿命长，充放电平台稳定等优点受到锂 电池专家的关注。我公司所生产的LiFeP04动力电池在国内、外均处 于领先水平，填补了国内、外大功率磷酸铁锂动力电池的空白，并获得 多项国家专利。10C充放电1000次循环容量衰减在25%以内，充放 电平台稳定，安全性能优良，可大电流充放电，完全解决了钴酸锂，锰 酸锂等材料做动力型电池所存在的安全隐患和使用寿命问题。磷酸铁锂 动力电池将取代铅酸、镍氢电池、钴酸锂和锰酸锂锂电池，引领汽车工 业走进绿色时代。我公司生产的磷酸铁锂 186501200mAh 的电池充放电曲线和
2、大电流循环曲线如下：下新型磷酸铁锂动力电池中心议题：磷酸铁锂电池的结构与工作原理磷酸铁锂电池的放电特性及寿命磷酸铁锂电池的使用特点磷酸铁锂动力电池的应用状况自锂离子电池问世以来，围绕它的研究、开发工作一直不断地进行着，上世纪90 年代末又开 发出锂聚合物电池，2002 年后则推出磷酸铁锂动力电池。锂离子电池内部主要由正极、负极、电解质及隔膜组成。正、负极及电解质材料不同及工艺上 的差异使电池有不同的性能，并且有不同的名称。目前市场上的锂离子电池正极材料主要是氧 化钻锂（LiCoO2 ），另外还有少数采用氧化锰锂LiMn2O4）及氧化镍锂（LiNiO2）作正极材料的 锂离子电池，一般将后两种正极
3、材料的锂离子电池称为“锂锰电池”及“锂镍电池”。新开发 的磷酸铁锂动力电池是用磷酸铁锂（LiFePO4 ）材料作电池正极的锂离子电池，它是锂离子电 池家族的新成员。一般锂离子电池的电解质是液体的，后来开发出固态及凝胶型聚合物电解质，则称这种锂离子 电池为锂聚合物电池，其性能优于液体电解质的锂离子电池。磷酸铁锂电池的全名应是磷酸铁锂锂离子电池，这名字太长，简称为磷酸铁锂电池。由于它的 性能特别适于作动力方面的应用，则在名称中加入“动力”两字，即磷酸铁锂动力电池。也有 人把它称为锂铁（LiFe ）动力电池”。采用LiFeP04材料作正极的意义目前用作锂离子电池的正极材料主要有：LiCoO2、LiM
4、n2O4、LiNiO2及LiFePO4。这些组成 电池正极材料的金属元素中，钻（Co）最贵，并且存储量不多，镍（Ni）、锰（Mn）较便宜， 而铁（Fe ）最便宜。正极材料的价格也与这些金属的价格行情一致。因此，采用LiFePO4正极 材料做成的锂离子电池应是最便宜的。它的另一个特点是对环境无污染。作为可充电电池的要求是：容量高、输出电压高、良好的充放电循环性能、输出电压稳定、能 大电流充放电、电化学稳定性能、使用中安全（不会因过充电、过放电及短路等操作不当而引 起燃烧或爆炸）、工作温度范围宽、无毒或少毒、对环境无污染。采用LiFePO4作正极的磷酸 铁锂电池在这些性能要求上都不错，特别在大放电
5、率放电（510C放电）、放电电压平稳上、 安全上（不燃烧、不爆炸）、寿命上（循环次数）、对环境无污染上，它是最好的，是目前最好的大电流输出动力电池。LiFeP04电池的结构与工作原理LiFeP04电池的内部结构如图1所示。左边是橄榄石结构的LiFeP04作为电池的正极，由铝箔 与电池正极连接，中间是聚合物的隔膜，它把正极与负极隔开，旦锂离子Li+可以通过而电子e -不能通过，右边是由碳（石墨）组成的电池负极，由铜箔与电池的负极连接。电池的上下端之 间是电池的电解质，电池由金属外壳密闭封装。UK*/也 iMn)逻林繭）g 曲 ：III图1LiFePO4电池内部结构LiFeP04电池在充电时，正极
6、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。LiFePO4电池主要性能LiFePO4电池的标称电压是3.2V、终止充电电压是3.6V、终止放电压是2.0V。由于各个生产厂家采用的正、负极材料、电解质材料的质量及工艺不同，其性能上会有些差异。例如同一种型号（同一种封装的标准电池），其电池的容量有较大差别（10% 20%）。磷酸铁锂动力电池主要性能列于表 1。为了与其他可充电电池的相比较，也在表中列出其他种 类可充电电池性能。这里要说明的是，不同工厂生产的磷酸铁锂动力电池在各项性能参数上会 有
7、一些差别；另外，有一些电池性能未列入，如电池内阻、自放电率、充放电温度等。喪叩茁址湮边力电站性呕図2史呛电乜性R潮L叛一甑咪閑干也皿射理茂况的;5怎釣或便.hE强氐扈电巫i匕哎1 了1 ial 1 71 Z1 7百匸并电也it %0 匕 2C亠；工V早嗖质晁专ttIBD丨圮G D A Hr?0 - liQW-?；t-G-T；30 询w b-k g喀上廿帧量 工吃盘申卒逊亠JOd0 2 - 0.50 S- ：.C沁亠Ad5 5：.52d6-fl.20 ,& =ZI匚1 Hi!JRt：E A羽15比Q玳氏怖1IOUnnl ：$h7中|如tjjjtfr1関久斤cOK:匚FG充弓2 UnQB!生.讯:
8、吒3SitX10*；G-.A3 亡匚|口 Sire*若可曲壬屉辰宙有旺更曲熾、厲烂不康掘肮另好中网睢曲处忝関.甩歼計覘.R SftK . K-S磷酸铁锂动力电池的容量有较大差别，可以分成三类：小型的零点几到几毫安时、中型的几十毫安时、大型的几百毫安时。不同类型电池的同类参数也有一些差异。这里再介绍一种目前应 用较广的小型标准圆柱形封装的磷酸铁锂动力电池的参数。其外廓尺寸：直径为18mm、高650mm （型号为18650 ），其参数性能如表2所示。表匸扌型标唯画柱理封装磷翳铁锂动力电池 的参数顷且與型容量&00 収m A. h标称电压熒止充电电压)6士 0.05V笙止敢电电压2.0V内沮30 y
9、 酣m n是丸充电电流-J C一幅充电电诡0.2 -Q.j 匚最丸敢电电谎5- 0C-W电电盘0.5 C工作温度社團充电：Q +5 t31 放电：-20-60=注；”有的厂象为鋪兀典型的放电特性及寿命一种型号为STL18650的磷酸铁锂动力电池（容量为1100mAh ）在不同的放电率时其放电特 性如图2所示。最小的放电率为0.5C，最大的放电率为10C，五种不同的放电率形成一组放电 曲线。由图 2 中可看出，不管哪一种放电率，其放电过程中电压是很平坦的（即放电电压平稳， 基本保持不变），只有快到终止放电电压时，曲线才向下弯曲（放电量达至800mAh以后才出 现向下弯曲）。在0.510C的放电率
10、范围内，输出电压大部分在2.7-3.2V范围内变化。这 说明该电池有很好的放电特性。图 2STL18650 的放电特性容量为lOOOmAh的STL18650在不同的温度条件下（从-20 - +40C ）的放电曲线如图3所 示。如果在23C时放电容量为100%，则在0C时的放电容量降为78%，而在-20C时降到6 5%，在+40C放电时其放电容量略大于100%。从图3中可看出，STL18650磷酸铁锂电池可以在-20C下工作，但输出能量要降低35%左右。图 3STL18650 在多温度条件下的放电曲线STL18650的充放电循环寿命曲线如图4所示。其充放电循环的条件是：以1C充电率充电， 以2C
11、放电率放电，历经570次充放电循环。从图4的特性曲线可看出，在经过570次充放电 循环，其放电容量未变，说明该电池有很高的寿命。图4STL18650的充放电循环寿命曲线过放电到零电压试验采用STL18650( 1100mAh )的磷酸铁锂动力电池做过放电到零电压试验。试验条件：用0.5 C充电率将1100mAh的STL18650电池充满，然后用1.0C放电率放电到电池电压为0C。再 将放到0V的电池分两组：一组存放7天，另一组存放30天；存放到期后再用0.5C充电率充 满，然后用1.0C放电。最后比较两种零电压存放期不同的差别。试验的结果是，零电压存放7天后电池无泄漏，性能良好，容量为100%
12、；存放30 天后，无 泄漏、性能良好，容量为98%；存放30 天后的电池再做3 次充放电循环，容量又恢复到100%。这试验说明该电池即使出现过放电（甚至到0V）,并存放一定时间，电池也不泄漏、损坏。这是其他种类锂离子电池不具有的特性。磷酸铁锂电池的特点通过上述介绍，LiFeP04电池可归纳下述特点。1高效率输出：标准放电为2 - 5C、连续高电流放电可达10C,瞬间脉冲放电（10S ）可达20C；2高温时性能良好：外部温度65弋时内部温度则高达95弋，电池放电结束时温度可达160弋，电池的结构安全、完好；3 即使电池内部或外部受到伤害，电池不燃烧、不爆炸、安全性最好；4极好的循环寿命，经500
13、次循环，其放电容量仍大于95%；5 过放电到零伏也无损坏；6 可快速充电；7 低成本；8 对环境无污染。磷酸铁锂动力电池的应用由于磷酸铁锂动力电池具有上述特点，并且生产出各种不同容量的电池，很快得到广泛地应用 它主要应用领域有：1 大型电动车辆：公交车、电动汽车、景点游览车及混合动力车等；2 轻型电动车：电动自行车、高尔夫球车、小型平板电瓶车、铲车、清洁车、电动轮椅等；3 电动工具：电钻、电锯、割草机等；4 遥控汽车、船、飞机等玩具；5 太阳能及风力发电的储能设备；6UPS 及应急灯、警示灯及矿灯（安全性最好）；7 替代照相机中 3V 的一次性锂电池及 9V 的镍镉或镍氢可充电电池（尺寸完全相
14、同）；8 小型医疗仪器设备及便携式仪器等。这里举一个用磷酸铁锂动力电池替代铅酸电池的应用实例。采用36V/10Ah（360Wh ）的铅酸电 池，其重量12kg，充一次电可行走约50km，充电次数约100次，使用时间约1年。若采用 磷酸铁锂动力电池，采用同样的360Wh能量（12个10Ah电池串联组成），其重量约4kg , 充电一次可行走80km左右，充电次数可达1000次，使用寿命可达35年。虽然说磷酸铁 锂动力电池的价格较铅酸电池高得多，但总的经济效果还是采用磷酸铁锂动力电池更好，并且 在使用上更轻便。小型磷酸铁锂动力电池小型磷酸铁锂动力电池是标准的，有圆柱形及长方形。如圆柱型的型号有18650、26650 等。型号中前两位是表示直径，后两位或三位表示高度（单位为mm）,即18650的尺寸的直径为18,高度为65。长方形的型号有103450R、183665R等。其前两位是电池的厚度、中间两位 是电池的宽度，后两位是电池的长度（单位为mm）。电池生产工厂往往在型号前加三个英文 字母作厂标，例如型号为xxx18650o结语磷酸铁锂动力电池是一种新型动力电池,由于其性能优良,受到各方面的重视。我国现在已有 一些工厂生产磷酸铁锂电池正极材料及生产各种不同容量的磷酸铁锂动力电池。由于生产
