动力锂电池磷酸铁锂电池应用介绍

磷酸铁锂工作原理图 宏观图
微观结构图
LiFePO4电池在充电时，正极中的锂离子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。
磷酸铁锂的特点分析（一）: ¾ 优点
1. LiFePO4电池的标称电压是3.2 V（稳定的放电平台）、终止充 电电压是3.6V、终止放电压是2.0V ; 2. 比容量大，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； 3. 工作温度范围宽广（-20 ℃ ——＋75 ℃ ），高温时性能良 好：外部温度65℃时内部温度则高达95℃，电池放电结束时 温度可达160℃，电池内部结构安全、完好； 4. 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； 5. 极好的循环寿命，经500次循环，其放电容量仍大于95%；实 验室制备的磷酸铁锂单体电池在进行IC的循环测试时，循环 寿命高达2000次。
恒压模式一般被称为涓流充电，其电流一般很小（降到0.1C以下） ，一般 用整个充电时间的1/3充满容量的1/10。
6.锂电池产业链：
在上游原材料中，正极材料是锂电池中最为关键的原材 料， 直接决定了电池的安全性能和电池能否大型化，同时也是锂电 池成本占比最高的材料，约占锂电池电芯材料成本的1/3左右。
磷酸铁锂的特点分析（四）: ¾ 缺点
3. 振实密度较低。一般只能达到0.8-1.3，低的振实密度可以 说 是磷酸铁锂的最大缺点。但这一缺点在动力电池方面不会 突出。因此，磷酸铁锂主要是用来制作动力电池。 4. 磷酸铁锂电池低温性能差。在0℃时的容量保持率约60～70 ％，-10℃时为40～55％，-20℃时为20～40％。这样的低温 性能显然不能满足动力电源的使用要求。当前一些厂家通过 改进电解液体系、改进正极配方、改进材料性能和改善电芯 结构设计等使磷酸铁锂的低温性能有所提升。
磷酸铁锂（LiFePO4，简称LFP，也叫锂铁磷）电池是指用磷酸 正极材料——磷酸铁锂 铁锂作为正极材料的锂离子电池，其工作原理和锂离子电池是 一样的。 •LiFePO4正确的化学式为LiMPO4，（M 可以是任何金属，如 Fe，Co，Mn，Ti等）。 •其物理结构为橄榄石结构，从结构来看，可以用在锂离子电 池的正极材料还有AyMPO4, Li 1-xMFePO4, LiFePO4.MO等都 可以做正极材料。 •其特色是不含贵重元素，原料价格低且磷，铁，锂在地球上 的资源含量丰富，供料不会存在很大问题。 •除具有锂电池的共性特点外，还有一些特有的优点，比如其 工作电压适中（3.2V），容量大(170mAh/g)，高放电功率， 可 快速充电且循环寿命长（高达2000次），在高温与高热环境 下的稳定性高。`
能源新星－动力锂电池
磷酸铁锂电池
全球主要锂离子电池企业的投产和生产计划
目前国内锂电池生产结构分析
Leabharlann Baidu
随着国内锂电池产业链的逐步完善，以及应用市场需求的逐步扩大，锂电池 市场将呈现持续性增长的趋势，加上中国作为一个低廉的劳动成本和丰富的 原材料资源大国，锂电池市场格局将不再被日韩厂商所主导。
国内锂电池厂商多集中在广东、深圳、浙江、天津等地，其中，深圳是 国内最大的锂电池生产基地，有代表性的是比亚迪、比克、ATL等。
4.锂电池分类：
聚合物锂电池和锂离子电池主要区别在电解质，锂离子电池的电 解质是液态的，聚合物电池的电解质是胶体型、或者固态聚合物。 聚合物锂电池的反应原理和锂离子电池一样，一般以软包的形 式，形状可塑性强；锂离子电池一般做成圆柱形或者方形。从安 全角度来讲，聚合物锂电池比锂离子电池更安全。
5.锂电池充电曲线（ cc－cv模式）
磷酸铁锂的特点分析（二）: ¾优点
6. 过放电到零伏也无损坏，零电压存放7天后电池无泄漏，性能 良 好，容量为100%；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%。 7. 可快速充电，自放电少，无记忆效应：可大电流2C快速充放 电，在专用充电器下，1.5C充电40分钟内即可使电池充满， 起 动电流可达2C, ； 8. 低成本； 9. 对环境无污染。
主流锂离子电池材料报价
锂电池技术背景
1.定义：
锂电池的全称应该叫锂离子电池（简称LIB），在20世纪90年 代 初索尼公司将锂电池产业化。它以碳为负极，以含锂的化合物作 正极；在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是 锂离子电池名称的由来。
2.内部结构：
锂离子电池由正极、负极、电解液和隔膜等组成。 z 正极：由含锂的过渡金属氧化物组成，常用的 材料有钴酸锂、 锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂。 z 负极：石墨、石墨化碳材料、改性石墨、石墨化中间相碳微粒 z 电解液：一种有机电解液，大部分是由六氟磷酸锂（LiFL6）加 上有机溶剂配成。（六氟磷酸锂由五氯化磷和溶解在无水氟化 氢中的氟化锂反应结晶而成）
LFP电池放电曲线
以STL18650为例，在不同放电倍率和不同温度下放电曲线。
高效率输出
工作温度范围广
磷酸铁锂的特点分析（三）: ¾ 缺点
1. 导电性差：目前在实际生产过程中通过在前驱体添加有机 碳源和高价金属离子联合掺杂的办法来改善材料的导电性 （A123、烟台卓能正采用这种方法），研究表明，磷酸铁 锂的电导率提高了7个数量级，使磷酸铁锂具备了和钴酸锂 相近的电导特性。 2. 锂离子扩散速度慢。目前采取的解决方案主要有纳米化 LiFePO4晶粒，从而减少锂离子在晶粒中的扩散距离，再者 就是掺杂改善锂离子的扩散通道，后一种方法看起来效果 并不明显。纳米化已经有较多的研究，但是难以应用到实 际的工业生产中，目前只有A123宣称掌握了LiFePO4的纳米 化产业技术 。
z 隔膜：一种特殊的复合膜，它的功能是隔离正负极，阻止电 子穿过，同时能够允许锂离子通过，从而完成在电化学充放电 过程中锂离子在正负极之间的快速传输。目前主要是聚乙烯 （PE）或者聚丙烯（PP）微孔膜。
3.工作原理：
当外部电源给电池充电,此时正极上的电子e从通过外部电 路跑到负极上,锂离子Li+从正极“跳进”电解液里，“爬过” 隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达负极，与早就跑过来的 电子结合在一起。当电池放电时，机理与充电是刚好是相反 的，以LiFePO4为例，其化学反应方程式为：