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一分鐘讓你大白什么是磷酸鐵鋰電池

  顺丰彩票中所用的磷酸鐵鋰電池,是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。鋰離子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。此中磷酸鐵鋰是目前絕大大都鋰離子電池使用的正極材料。從材料的道理上講,磷酸鐵鋰也是一種嵌入/脫嵌過程,這一道理與鈷酸鋰,錳酸鋰完全不異。


  磷酸鐵鋰電池屬于鋰離子二次電池,一個主要用途是用作動力電池,相對NI-MH、Ni-Cd電池有很大優勢,充放電效率較高,倍率放電情況下充放電效率可達90%以上,而鉛酸電池約為80%。


  八大優勢


  1、安全性能的改善


  磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵安靖,難以分化,即便在高溫或過充時也不會像鈷酸鋰一樣布局崩塌發燒或是形成強氧化性物質,因此擁有良好的安全性。有陳述指出,實際操作中針刺或短路嘗試中發現有小部門樣品呈現燃燒現象,但未呈現一例爆炸事件,而過充嘗試中使用大大超出自身放電電壓數倍的高電壓充電,發現依然有爆炸現象。雖然如此,其過充安全性較之普通液態電解液鈷酸鋰電池,已大有改善。


  2、壽命的改善


  長壽命鉛酸電池的循環壽命在300次擺布,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,尺度充電(5小時率)使用,可達到2000次。同質量的鉛酸電池是“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,性能壽命是鉛酸電池的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分鐘內即可使電池充滿,起動電流可達2C,而鉛酸電池無此性能。


  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℃擺布。工作溫度范圍寬廣(-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℃擺布。


  4、大容量


  具有比普通電池(鉛酸等)更大的容量。5AH-1000AH(單體)


  5、無記憶效應


  可充電池在經常處于充滿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。


  6、重量輕


  同等規格容量的磷酸鐵鋰電池的體積是鉛酸電池體積的2/3,重量是鉛酸電池的1/3。


  7、環保


  該電池一般被認為是不含任何重金屬與稀有金屬(鎳氫電池需稀有金屬),無毒(SGS認證通過),無污染,符合歐洲RoHS規定,為絕對的綠色環保電池證。所以鋰電池之所以被業界看好,主要是環保考量,因此該電池又列入了“十五”期間的“863”國家高科技成長打算,成為國家重點撐持和鼓勵成長的項目。隨著中國插手WTO,中國電動自行車的出口量將迅速增大,而進入歐美的電動自行車已要求配備無污染電池。


  但有專家暗示,鉛酸電池造成的環境污染,主要發生在企業不規范的出產過程和回收措置環節。同理,鋰電池屬于新能源行業不錯,但它也不能避免重金屬污染的問題。金屬材料加工中有鉛、砷、鎘、汞、鉻等都有可能會釋放到塵埃和水中。電池本身就是一種化學物質,所以有可能會發生兩種污染:一是出產工程中的工藝分泌物污染;二是報廢以后的電池污染。


  當然磷酸鐵鋰電池也有其錯誤謬誤:例如低溫性能差,正極材料振實密度小,等容量的磷酸鐵鋰電池的體積要大于鈷酸鋰等鋰離子電池,因此在微型電池方面不具有優勢。而用于動力電池時,磷酸鐵鋰電池和其他電池一樣,需要面對電池一致性問題。


  一種材料是否具有應用成長潛力,除了存眷其長處外,更為關鍵的是該材料是否具有底子性的缺陷。


  國內此刻遍及選擇磷酸鐵鋰作為動力型鋰離子電池的正極材料,從當局、科研機構、企業甚至是證券公司等市場分析員都看好這一材料,將其作為動力型鋰離子電池的成長標的目的。分析其原因,主要有下列兩點:首先是受到美國研發標的目的的影響,美國Valence與A123公司最早采用磷酸鐵鋰做鋰離子電池的正極材料。其次是國內一直沒有制備出可供動力型鋰離子電池使用的具有良好高溫循環與儲存性能的錳酸鋰材料。但磷酸鐵鋰也存在不容忽視的底子性缺陷,歸結起來主要有以下幾點:


  1、在磷酸鐵鋰制備時的燒結過程中,氧化鐵在高溫還原性氛圍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離子電池正極材料的主要原因。


  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,導致鋰離子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解決這一問題。美國阿貢國家嘗試室儲能系統中心主任DonHillebrand博士談到磷酸鋰鐵電池低溫性能的時候,他用terrible來形容,他們對磷酸鐵鋰型鋰離子電池測試成果表白表白磷酸鐵鋰電池在低溫下(0℃以下)無法使電動汽車行駛。盡管也有廠家傳布鼓吹磷酸鋰鐵電池在低溫下容量保持率還不錯,但是那是在放電電流較小和放電截止電壓很低的情況下。在這種狀況下,設備底子就無法啟動工作。


  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。磷酸鐵鋰的納米化和碳包覆盡管提高了材料的電化學性能,但是也帶來了其它問題,如能量密度的降低、合成成本的提高、電極加工性能不良以及對環境要求苛刻等問題。盡管磷酸鐵鋰中的化學元素Li,Fe與P很豐碩,成本也較低,但是制備出的磷酸鐵鋰產物成本并不低,即使去掉前期的研發成本,該材料的工藝成本加上較高的制備電池的成本,會使得最終單元儲能電量的成本較高。


  4、產物一致性差。目前國內還沒有一家磷酸鐵鋰材料廠能夠解決這一問題。從材料制備角度來說,磷酸鐵鋰的合成反映是一個復雜的多相反映,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。在這一復雜的反映過程中,很難保證反映的一致性。


  5、常識產權問題。最早的有關磷酸鐵鋰專利申請在1993年6月25日由FXMITTERMAIER&SOEHNEOHG(DE)獲得,并于同年8月19日發布申請成果。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,如果成本中計算上專利使用費的話,那產物成本將會進一步提高。


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