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磷酸鐵鋰電池是什么?具有哪些應用特點?

時間:2023-08-23 16:32:47來源:21ic電子網(wǎng)

導語:?磷酸鐵鋰電池,是一種使用磷酸鐵鋰(LiFePO4)作為正極材料,碳作為負極材料的鋰離子電池,單體額定電壓為3.2V,充電截止電壓為3.6V~3.65V。充電過程中,磷酸鐵鋰中的部分鋰離子脫出,經(jīng)電解質(zhì)傳遞到負極,嵌入負極碳材料;同時從正極釋放出電子,自外電路到達負極,維持化學反應的平衡。放電過程中,鋰離子自負極脫出,經(jīng)電解質(zhì)到達正極,同時負極釋放電子,自外電路到達正極,為外界提供能量。

  在LiFePO4的晶體結構中,氧原子呈六方緊密堆積排列。PO43-四面體和FeO6八面體構成晶體的空間骨架,Li和Fe占據(jù)八面體空隙,而P占據(jù)四面體空隙,其中Fe占據(jù)八面體的共角位置,Li占據(jù)八面體的共邊位置。FeO6八面體在晶體的bc面上相互連接,b軸方向上的LiO6八面體結構相互連接成鏈狀結構。1個FeO6八面體與2個LiO6八面體和1個PO43-四面體共棱。 [3] 由于FeO6共邊八面體網(wǎng)絡不連續(xù),致使不能形成電子導電;同時,PO43-四面體限制了晶格的體積變化,影響了Li+的脫嵌和電子擴散,導致LiFePO4正極材料電子導電率和離子擴散效率極低。 [3] LiFePO4電池的理論比容量較高(約為170mAh/g),放電平臺是3.4V。Li+在正負兩極之間往返脫-嵌實現(xiàn)充放電,充電時發(fā)生氧化反應,Li+從正極遷出,經(jīng)電解液嵌入負極,鐵從Fe2+變成Fe3+,發(fā)生氧化反應。

  磷酸鐵鋰離子電池是鋰離子電池的一種,是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。特點是安全穩(wěn)定性強、耐高溫、循環(huán)性能好。和三元鋰離子電池相同,磷酸鐵鋰離子電池理論壽命同樣超過2000次充放電循環(huán),即使一天一充,也能維持五年多時間。一般來說日常家用為三天一充,也能用八年左右。不過由于磷酸鐵鋰離子電池低溫性能較差,所以在南方地區(qū),磷酸鐵鋰離子電池的壽命會相對更長。

  磷酸鐵鋰離子電池的優(yōu)點

  1.能量比比較高。磷酸鐵鋰離子電池具有高貯存能量密度,現(xiàn)在已抵達460-600Wh/kg,是鉛酸電池的約6-7倍;

  2.運用壽數(shù)長,磷酸鐵鋰離子電池包運用壽數(shù)可抵達6年以上;

  3.額外電壓高(單體工作電壓為3.7V3.2V),約等于3只鎳鎘或鎳氫充電電池的串聯(lián)電壓,便于組成電池電源組;

  4.具有高功率接受力,其中電動轎車用的磷酸鐵鋰離子電池可以抵達15-30C充放電的才干,便于高強度的啟動加快;

  5.自放電率低,這是該電池最杰出的優(yōu)越性之一,現(xiàn)在普通可做到1%/月一下,大大低于Ni-Cd的25-30%,Ni、MH的30-35%;

  6.分量輕,磷酸鐵鋰離子電池相同體積下分量約為鉛酸電池產(chǎn)品的1/5-1/6;

  7.上下溫適用性強,可以在-20C-60C的狀況下運用,通過工藝上的處置可以在-45度的環(huán)境下運用。

  磷酸鐵鋰電池(LiFePO4電池)是指以磷酸鐵鋰為正極材料的鋰離子電池。磷酸鐵鋰電池具有工作電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長、安全性能好、自放電率低、無記憶效應等優(yōu)點。那么磷酸鐵鋰電池的主要應用有哪些呢?

  電動汽車的應用

  LiFePO4電池因其安全性低、成本低等優(yōu)點,廣泛應用于乘用車、客車、物流車、低速電動車等。雖然在目前的新能源乘用車領域,受國家新能源汽車補貼政策的影響,三元共聚電池一度憑借能量密度的優(yōu)勢占據(jù)主導地位。但磷酸鐵鋰電池在公交車、物流車等方面仍然占據(jù)著不可替代的優(yōu)勢。最新數(shù)據(jù)顯示,磷酸鐵鋰電池占電池總出貨量的一半。

  啟動電源的應用

  除了動力鋰電池的特性外,啟動磷酸鐵鋰電池還具有瞬時功率輸出能力。電量小于一度的動力鋰電池取代了傳統(tǒng)的鉛酸電池,BSG電機取代了傳統(tǒng)的起動電機和發(fā)電機。它不僅具有緩慢的啟停功能,而且還具有發(fā)動機停機、滑行、制動能量回收、加速功率和電動巡航等功能。

  儲能系統(tǒng)的應用

  LiFePO4電池具有工作電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長、自放電率低、無記憶效應、綠色環(huán)保、支持無級擴容等一系列獨特優(yōu)勢,適用于大規(guī)模電能存儲。在可再生能源電站安全并網(wǎng)、電網(wǎng)調(diào)峰、分布式電站、UPS電源、應急供電系統(tǒng)等領域具有良好的應用前景。

  鋰電池是諸多電池類型之一,大家對于生活中的鋰電池或多或少也均有所了解。但是,你了解磷酸鐵鋰電池嗎?你知道磷酸鐵鋰電池和鋰電池的區(qū)別嗎?如果你想尋求這些答案,不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

  一、磷酸鐵鋰電池

  (一)簡介

  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。其中鈷酸鋰是目前絕大多數(shù)鋰離子電池使用的正極材料。

  (二)優(yōu)點

  1、磷酸鐵鋰電池的壽命長,循環(huán)壽命在2000次以上。在同樣的條件下,磷酸鐵鋰電池可使用7到8年的時間。

  2、使用安全。磷酸鐵鋰電池經(jīng)過嚴格的安全測試,即使在交通事故中也不會發(fā)生爆炸。

  3、充電快速。使用專用充電器,1.5C充電40分鐘即可以使電池充滿。

  4、磷酸鐵鋰電池耐高溫,磷酸鐵鋰電池熱風值可以達到350到500攝氏度。

  5、磷酸鐵鋰電池的容量大。

  6、磷酸鐵鋰電池沒有記憶效應。

  7、磷酸鐵鋰電池綠色環(huán)保,無毒,無污染,原材料來源廣泛,價格便宜。

  (三)缺點

  1、磷酸鐵鋰電池正極的振實密度小,密度一般在0.8到1.3左右。體積大。

  2、導電性能差,鋰離子擴散速度慢,高倍充放電時,實際的比容量低。

  3、磷酸鐵鋰電池的低溫性能差。

  4、磷酸鐵鋰電池單個電池的壽命長,在2000次左右,但是磷酸鐵鋰電池組的壽命短,一般在500次左右。

  (四)應用領域

  大型電動車輛:公交車、電動汽車、景點游覽車及混合動力車等;

  輕型電動車:電動自行車、高爾夫球車、小型平板電瓶車、鏟車、清潔車、電動輪椅等;

  電動工具:電鉆、電鋸、割草機等;

  遙控汽車、船、飛機等玩具;

  太陽能及風力發(fā)電的儲能設備;

  UPS及應急燈、警示燈及礦燈(安全性最好);

  替代照相機中3V的一次性鋰電池及9V的鎳鎘或鎳氫可充電電池(尺寸完全相同);

  小型醫(yī)療儀器設備及便攜式儀器等。

  二、鋰電池

  (一)簡介

  鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。由于鋰金屬的化學特性非?;顫?,使得鋰金屬的加工、保存、使用,對環(huán)境要求非常高。所以,鋰電池長期沒有得到應用。隨著科學技術的發(fā)展,現(xiàn)在鋰電池已經(jīng)成為了主流。

  (二)優(yōu)點

  1、能量比較高。具有高儲存能量密度,已達到460-600Wh/kg,是鉛酸電池的約6-7倍;

  2、使用壽命長,使用壽命可達到6年以上,磷酸亞鐵鋰為正極的電池1C(100%DOD)充放電,有可以使用10,000次的記錄;

  3、額定電壓高(單體工作電壓為3.7V或3.2V),約等于3只鎳鎘或鎳氫充電電池的串聯(lián)電壓,便于組成電池電源組;鋰電池可以通過一種新型的鋰電池調(diào)壓器的技術,將電壓調(diào)至3.0V,以適合小電器的使用;

  4、具備高功率承受力,其中電動汽車用的磷酸亞鐵鋰鋰離子電池可以達到15-30C充放電的能力,便于高強度的啟動加速;

  5、自放電率很低,這是該電池最突出的優(yōu)越性之一,一般可做到1%/月以下,不到鎳氫電池的1/20;

  6、重量輕,相同體積下重量約為鉛酸產(chǎn)品的1/6-1/5;

  7、高低溫適應性強,可以在-20℃--60℃的環(huán)境下使用,經(jīng)過工藝上的處理,可以在-45℃環(huán)境下使用;

  8、綠色環(huán)保,不論生產(chǎn)、使用和報廢,都不含有、也不產(chǎn)生任何鉛、汞、鎘等有毒有害重金屬元素和物質(zhì)。

  9、生產(chǎn)基本不消耗水,對缺水的我國來說,十分有利。比能量指的是單位重量或單位體積的能量。比能量用Wh/kg或Wh/L來表示。Wh是能量的單位,W是瓦、h是小時;kg是千克(重量單位),L是升(體積單位)。

標簽: 鋰電池

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