鉅大LARGE | 點擊量：2942次 | 2018年12月04日
磷酸鐵鋰電池知識大全
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有很多種，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離子電池使用的正極材料，而其它正極材料由于多種原因，目前在市場上還沒有大量生產。磷酸鐵鋰也是其中一種鋰離子電池。從材料的原理上講，磷酸鐵鋰也是一種嵌入/脫嵌過程，這一原理與鈷酸鋰，錳酸鋰完全相同。磷酸鐵鋰電池是用來做鋰離子二次電池的，現在主要方向是動力電池，相對NI-H、Ni-Cd電池有很大優勢。磷酸鐵鋰電池充放電效率，相對高一些。在88%-90%之間。而鉛酸電池約為80%。
磷酸鐵鋰電極材料主要用于各種鋰離子電池，自1996年日本的NTT首次揭露AyMPO4(A為堿金屬，M為CoFe兩者之組合:LiFeCOPO4)的橄欖石結構的鋰電池正極材料之后,1997年美國德克薩斯州立大學研究群也接著報導了LiFePO4的可逆性地遷入脫出鋰的特性，美國與日本不約而同地發表橄欖石結構(LiMPO4),使得該材料受到了極大的重視，并引起廣泛的研究和迅速的發展。與傳統的鋰離子二次電池正極材料，尖晶石結構的LiMn2O4和層狀結構的LiCoO2相比，LiMPO4的原物料來源更廣泛、價格更低廉且無環境污染。
磷酸鐵鋰電池*構造
正極：正極物質在磷酸鐵鋰離子蓄電池中以磷酸鐵鋰(LiFePO4)為主要原料;
負極：負極活性物質是由碳材料與粘合劑的混合物再加上有機溶劑調和制成糊狀，并涂覆在銅基體上，呈薄層狀分布;
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
隔膜板：稱為隔板或稱隔離膜片，其功能起到關閉或阻斷通道的作用，一般使用聚乙烯或聚丙烯材料的微多孔膜。所謂關閉或阻斷功能是電池出現異常溫度上升時阻塞或阻斷作為離子通道的細孔，使蓄電池停止充放電反應。隔膜板可以有效防止因內、外部短路等引起的過大電流而使電池產生異常發熱現象。
PTC元件：在磷酸鐵鋰電池蓋帽內部，當內部溫度上升到一定溫度時或電流增大到一定控制值時，PTC就起到了溫度保險絲和過流保險的作用，會自動拉斷或斷開，從而形成內部斷路。這樣電池內部停止了工作反應，溫度降下來。保證了電池的安全使用(雙重保險)。
安全閥：為了確保磷酸鐵鋰電池的使用安全性，一般通過對外部電路的控制或者在磷酸鐵鋰電池內部設有異常電流切斷的安全裝置。即使這樣，在使用過程中也有可能其他原因引起磷酸鐵鋰電池內壓異常上升，這樣，安全閥釋放氣體，以防止蓄電池破裂或爆開。安全閥實際上是一次性非修復式的破裂膜，一旦進入工作狀態，保護蓄電池使其停止工作，因此是蓄電池的**的保護手段。
磷酸鐵鋰電池*原理
電池充電時，正極材料中的鋰離子脫出來，經過電解液，穿過隔膜進入到負極材料中;電池放電時，鋰離子又從負極中脫出來，經過電解液，穿過隔膜回到正極材料中。(注：鋰離子電池就是因鋰離子在充放電時來回遷移而命名的，所以鋰離子電池又稱“搖椅電池”
磷酸鐵鋰電池*優勢
磷酸鐵鋰動力電池七大優勢:
一、超長壽命，長壽命鉛酸電池的循環壽命在300次左右，**也就500次，而山東海霸能源集團有限公司生產的磷酸鐵鋰動力電池，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。同質量的鉛酸電池是“新半年、舊半年、維護維護又半年”，*多也就1—1.5年時間，而磷酸鐵鋰電池在同樣條件下使用，將達到7-8年。綜合考慮，性能價格比將為鉛酸電池的4倍以上。
二、使用安全，磷酸鐵鋰完全解決了鈷酸鋰和錳酸鋰的安全隱患問題，鈷酸鋰和錳酸鋰在強烈的碰撞下會產生爆炸對消費者的生命安全構成威脅，而磷酸鐵鋰以經過嚴格的安全測試即使在*惡劣的交通事故中也不會產生爆炸。
三、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,而鉛酸電池現在無此性能。
四、耐高溫，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。
五、大容量。
具有比普通電池(鉛酸等)更大的容量。5AH-1000AH(單體)
六、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。
七、綠色環保。該電池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**的綠色環保電池證。鉛酸電池中卻存在著大量的鉛，在其廢棄后若處理不當，將對環境夠成二次污染，而磷酸鐵鋰材料無論在生產及使用中，均無污染。因此該電池又列入了“十五”期間的“863”國家高科技發展計劃，成為國家重點支持和鼓勵發展的項目。隨著中國加入WTO，中國電動自行車的出口量將迅速增大，而現在進入歐美的電動自行車已要求配備無污染電池.
可見與傳統電池相比，磷酸鐵鋰電池只在價格方面處于一定劣勢，其他各項指標明顯占據優勢。但如果考慮電池壽命，磷酸鐵鋰電池的價格卻是**的。磷酸鐵鋰除了振實密度、克容量兩個指標略有不足，其他各項指標均占很大優勢，尤其是在循環性能、環保性、安全性能、原料成本及應用領域方
磷酸鐵鋰電池*劣勢
磷酸鐵鋰電池也有其缺點：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，以下具體分析：
1、導電性差、鋰離子擴散速度慢。高倍率充放電時，實際比容量低，這個問題是制約磷酸鐵鋰產業發展的一個難點。磷酸鐵鋰之所以這么晚還沒有大范圍的應用，這是一個主要的問題。
2、振實密度較低。一般只能達到0.8-1.3，低的振實密度可以說是磷酸鐵鋰的很大缺點，這決定了它在小型電池如手機電池等沒有優勢，所以其使用范圍受到一定程度的限制。即使它的成本低，安全性能好，穩定性好，循環次數高，但如果體積太大，也只能小量的取代鈷酸鋰。但這一缺點在動力電池方面不會突出。因此，磷酸鐵鋰主要是用來制作動力電池。
3、一致性問題嚴重。單體磷酸鐵鋰電池壽命目前超過2000次，但是制作出來的電池一致性不佳，進而影響到電池組的使用性能和整體壽命，因此應用在動力汽車上存在一定障礙。
4、磷酸鐵鋰電池低溫性能差。磷酸鐵鋰材料的固有特點，決定其低溫性能劣于錳酸鋰等其他正極材料。一般情況下，對于單只電芯，其0℃時的容量保持率約60～70%，-10℃時為40～55%，-20℃時為20～40%。這樣的低溫性能顯然不能滿足動力電源的使用要求。
5、制造成本高。磷酸鐵鋰具有安全性、環保性、循環次數高等優點是毋庸置疑的，但目前的制造成本相對鉛酸電池、錳酸鋰電池要高，其主要原因是：
1)材料物理性能和其他鋰電材料相差較大，其粒度小，振實密度小，比表面積大，材料的加工性能不好，涂敷量低，導致電池成本增加;
2)磷酸鐵鋰電池只有3.2V，比其他的鋰電低20%左右，單體電池要多用20%，導致電池組成本上升較多。
隨著技術的發展，磷酸鐵鋰材料上的這些缺點正在逐步得到解決，其性價比也逐步得到提高，應用范圍也逐漸擴大，我們相信，磷酸鐵鋰電池技術已經進入一個飛速發展階段，正在帶動整個產業從市場的培育導入期進入一個高速增長階段。
磷酸鐵鋰電池*性能及應用
電動車動力電池主要有四種：鉛酸電池、鎳氫電池、鎳鎘電池和鋰動力電池，其中，前三種電池由于電池壽命短，并沒有被廣泛使用，未來將會逐漸退出歷史舞臺。鋰動力電池雖然性能優勢明顯，但是因為所用電極材料體系不同，致使其性能又有著千差萬別，研究較為成熟的正級材料鈷酸鋰，由于其安全性較差，基本上不具備制作大容量高功率動力電池的可能性。
而磷酸鐵鋰電池，具有循環壽命長、結構穩定、安全性能好、成本低廉等諸多優勢，并且磷酸鐵鋰材料無任何有毒有害物質，不會對環境構成任何污染，被世界公認為綠色環保電池材料。國內外電池技術研究專家普遍指出，磷酸鐵鋰電池作為動力型電源，必將成為鉛酸、鎳氫及錳、鈷等系列電池*有前景的替代品。
正是因為相對其他幾種電池，磷酸鐵鋰電池具有無可比擬的優越性，國內外車企都看到了磷酸鐵鋰電池的應運潛力，紛紛將磷酸鐵鋰電池應用于電動車中。磷酸鐵鋰的研發開始時間，國內外幾乎同步，而量產速度中國甚至超過海外。據了解，截止2011年，比亞迪作為全球**實現磷酸鐵鋰電池產業化的車企之一，已在惠州市已經投資總計12.01億元資金，用于磷酸鐵鋰電池基地建設，并**將磷酸鐵鋰電動車投放市場，使電池的性能優勢得到了充分證明。國家電網上海公司負責人評價說：“與其他電動車企業相比，比亞迪的電動車運行*穩定，運行效率也**。”
鋰離子動力電池的性能主要取決于正負極材料，磷酸鐵鋰作為鋰電池材料是近幾年才出現的事，國內開發出大容量磷酸鐵鋰電池是2005年7月。其安全性能與循環壽命是其它材料所無法相比的，這些也正是動力電池*重要的技術指標。1C充放循環壽命達2000次。單節電池過充電壓30V不燃燒，穿刺不爆炸。磷酸鐵鋰正極材料做出大容量鋰離子電池更易串聯使用。以滿足電動車頻繁充放電的需要。具有無毒、無污染、安全性能好、原材料來源廣泛、價格便宜，壽命長等優點，是新一代鋰離子電池的理想正極材料。
本項目屬于高新技術項目**能性能源材料的開發，是國家“863”計劃、“973”計劃和“十一五”高技術產業發展規劃重點支持的領域。
鋰離子電池的正極為磷酸鐵鋰材料，其安全性能與循環壽命有較大優勢，這些也正是動力電池*重要的技術指標之一。1C充放循環壽命可做到2000次，穿刺不爆炸，過充時不容易燃燒和爆炸。磷酸鐵鋰正極材料做出大容量鋰離子電池更易并串聯使用。
磷酸鐵鋰電池*電池安全問題
磷酸鐵鋰電池同樣有危險性。因為，磷酸鐵鋰也是一種鋰離子電池。從材料的原理上講，磷酸鐵鋰也是一種嵌入/脫嵌過程，這一原理與鈷酸鋰，錳酸鋰完全相同。
而鋰的化學性質非常活潑，很容易燃燒，當電池充放電時，電池內部持續升溫，活化過程中所產生的氣體膨脹，電池內壓加大，壓力達到一定程度，如外殼有傷痕，即會破裂，引起漏液、起火，甚至爆炸。
從技術理論來看，磷酸鐵鋰電池，對電池的，起火，爆炸，等危險性有小部分的改善，但很不徹底，危險性一樣突出。
在各種情況下，電池，外部短路，內部短路，過充。電池，都存在發生危險的可能。
磷酸鐵鋰電池*使用常識
一、鋰離子電池充電
1、對鋰離子電池充電，應使用專用的鋰離子電池充電器。
2、鋰離子電池充電采用“恒流/恒壓”方式。
3、充電電壓：**充電電壓是4.2V*n(n：串聯電池數)
4、充電電流：推薦的充電電流0.5C(如標稱容量為1500mAh的電池，充電電流0.5*1500=750mAh)
5、充電溫度：電池應在0°C—45°C范圍內進行充電。
二、鋰離子電池放電
1、放電電流：放電電流應該在1.0C或更小。(如果您希望用大于1.0C的電流對電池放電，請與我們聯系)
2、放電溫度：電池應在-20°C到+60°C溫度范圍內進行放電(工作)。
3、放電終止電壓：電池的放電終止電壓不應小于2.5V*n(n：串聯電池數)。電池過放會使電池壽命縮短，嚴重時會導致電池失效。
磷酸鐵鋰電池*儲存方法
電池可貯存在環境溫度為-5°C—35°C，相對濕度不大于75%的清潔、干燥、通風的室內，應避免與腐蝕性物質接觸，遠離火源及熱源。電池電量保持標稱容量的30%到50%。推薦貯存的電池每6個月充電一次。
磷酸鐵鋰電池*市場剖析
磷酸鐵鋰原料
磷酸鐵鋰材料原料行業屬于資源性行業，全球各地的鋰資源基本已為各大公司圈地所占，我們認為在鋰資源行業對風險投資已經失去戰略性進入的價值。磷源化合物屬于傳統的化工消耗品，已經具有非常成熟的供應商。相對而言，高質量的鐵源化合物國內暫無占有**優勢的供應商，存在一定的投資機會，投資者可以關注深??碩田科技，合肥亞龍等在這一領域**的企業。
國內磷酸鐵鋰正極材料廠商情況
目前國際上磷酸鐵鋰材料知名的廠商主要是美國A123、加拿大的Phostech以及美國Valence。這些廠商都已經發展出十分成熟的量產技術，其中**的產能5000噸/年以上。中國企業從2001年就陸續啟動磷酸鐵鋰材料開發，歷經6年時間，北大先行終在2007年突破了磷酸鐵鋰從實驗室技術到中試生產技術的一系列技術及工程問題，并在完善相關工藝過程中，使得磷酸鐵鋰電池的安全性得到了較大程度的提高與保證，奠定了磷酸鐵鋰產品系列化和規模產業化的基礎。總體來看，國內對磷酸鐵鋰的技術研發水平及產業化程度與國際基本同步。在產能方面中國的材料供應商與國外大廠差不多，售價比國外要低，但材料加工性能和穩定性略遜一籌。現階段**約有50多家電池材料生產廠商，其中真正進入工業化批量生產的僅有天津斯特蘭、北大先行、蘇州恒正等十余家。雖然真正具備供貨能力的企業為數不多，但表明中國企業抓住了此次鋰電池發展機遇，使中國鋰電在動力電池的產業化走在世界前列。可以看出，國內所有磷酸鐵鋰材料廠家的產品均各有優缺點，沒有一家廠家在技術上**的優勢，也未有廠家能大規模的量產。
鋰電池電解液廠家情況
綜合來說，鋰電池電解液是個需求量大，毛利率較高的部分，具有巨大的投資價值，現階段國內市場上，江蘇國泰華榮、珠海賽緯電子、天津金牛等公司具有一定的優勢。國泰華榮是江蘇國泰控股的一家以有機硅材料、鋰電池材料為發展方向的國家重點高新技術企業。公司裝備技術、生產規模、技術水平和市場占有率在國內均處于**地位。其電解液產品包括一次鋰電池電解液、二次鋰離子電池電解液、動力電池電解液和超級電容器電解液等。2008年公司電解液年產能達到3000噸，產能在國內排名**，占國內30%市場份額，在全球排名第五位。
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