磷酸铁锂动力电池 - 合作 - kemika

1 性能特点
（1）安全性能卓越

         (a)                               (b)
图1 LiFePO4和LiCoO2温度变化曲线
(a. LiFePO4; b. LiCoO2;)
磷酸铁锂优良的安全性能是由其本身的晶体结构（详见附录1）和物理性质决定的。如图1所示，LiCoO2在250℃时出现了强放热峰，出现了明显的热量变化，说明钴酸锂在高温下发生了分解，导致常规锂离子电池爆炸；而LiFePO4在0～350℃之间热量变化很小，因此磷酸铁锂电池的安全性很好，不会出现爆炸的现象。我们环宇达电池科技公司的测试数据表明：18650型磷酸铁锂电池3C过充、过放性能良好，且振动、短路、针刺、碰撞、挤压、跌落等安全性测试，及其他相关测试项目，均达到UL认证的要求。

  附一
（2）耐过充性能优良

图2 磷酸铁锂电池3C过充曲线
在LiFePO4结构中存在许多可以容纳锂离子的空位（详见附录1）。这些空位为容纳更多的锂离子奠定了基础，使得材料具有优良的过充性能。由于过充电池表面的温度升高很快，因此，高温下正极材料稳定性的好坏决定了电池过充性能的优良与否。从图1可以看出，LiFePO4在高温下热量变化很小，稳定性好，耐过充能力更强。图2为18650型LiFePO4电池3C充电1h，截至电压12V，最高温度仅为80℃，不会发生起火爆炸。
（3）放电性能优越
如图3所示，磷酸铁锂电池的放电曲线非常平坦。LiFePO4在放电过程中处于FePO4/LiFePO4双相共存状态，Fe3+/Fe2+ 相对金属锂的电压为3.4V，这是一个非常有利用价值的电压窗口，因为它不至于高到分解电解质，又不至于低到牺牲能量密度。而这两相之间的体积变化之差很小。这就说明了该材料具有较好的循环寿命和较高的充放电效率。此外，放电平台平稳，有利于电子器体稳定工作。

图3 LiFePO4电池的放电曲线

（4）循环性能优越

图4 LiFePO4/C电池的循环效率曲线
磷酸铁锂在充放电过程中虽然存在物相的变化，但是没有影响电化学效应的体积效应产生。这是该材料具有良好循环性能的主要原因。如图4所示，在400个循环之后，其容量仍然保持在初次容量的92%以上，可见其循环性能良好。

（5）良好的贮存性能
锂离子电池的贮存性能可通过充电态自放电的大小来衡量。通常，自放电的容量损失分为不可恢复容量和可恢复容量。不可恢复容量表示活性物质的损失，例如活性物质的分解。锂离子电池中，自放电是正极、负极相互作用的结果，为了表现正极活性物质的对自放电的影响，采用金属锂作为负极研究磷酸铁锂的贮存性能。从下表中自放电率及容量恢复率的数据可以看出，LiFePO4的贮存性能优于LiCoO2。
正极
材料贮存前贮存后
截至电压/V 贮存温度/℃ 贮存时间/days 开路电压/V 自放电/% 容量恢复率/%
LiCoO2 4.2 60 25 4.136 -11.03 95.87
LiFePO4 3.6 60 25 3.518 -10.80 98.00

2 与镍氢、镍隔电池相比的优势
（1）    原料来源广泛，价格低廉。采用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池价格适中。
（2）无须组合，使用方便简单。磷酸铁锂电池的工作电压为镍镉、镍氢电池的3倍。需3伏左右电压的用电器，采用镍镉、镍氢电池需3只串联，但用一只磷酸电池即可满足要求，这样不仅节约了空间，减轻了重量，又降低了成本。
（3）可靠性高。使用时无须组合，省略了线路板。更重要的是可消除电池组合时电压、容量不匹配造成的问题。
（4）充放电寿命长、安全可靠、内阻小、自放电率低。
（5）环境相容性好，无污染。磷酸铁锂材料中的锂、铁都不会对环境造成污染。
（6）无记忆效应。所以不会产生容量或电压迅速衰减的问题。可在使用过程中随时充放电。并且放电过程平稳，能够准确识别电池中存余电量。