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磷酸鐵鋰電池及充電器

    隨著科學技術的發展及電化學材料及工藝技術的進步,人們不斷地研究、開發出新型電池材料及新型電池。繼鎳鎘、鎳氫可充電電池之后,在1991年開發出可充電的鋰離子電池1995年又推出性能更好的聚合物鋰電池,到2002年后,新型磷酸鐵鋰電池又問世。

  目前市場上的鋰離子電池的正極材料主要是氧化鈷鋰(LiCoO2),另外還有少數采用氧化錳鋰(LiMn2O4)及氧化鎳鋰(LiNiO2)作正極材料。新型磷酸鐵鋰電池是一種用磷酸鐵鋰(LiFePO4)作電池正極,用石墨作負極的鋰離子電池。它的工作原理與鋰離子電池完全相同,是鋰離子電池家族中的新成員。

磷酸鐵鋰電池的全名應是磷酸鐵鋰鋰離子電池,這名字太長,簡稱磷酸鐵鋰電池。由于該電池非常適用于作動力電池,所以往往稱它為磷酸鐵鋰動力電池。本文簡寫成LiFePO4電池。

   在上述幾種鋰離子電池正極材料中,以金屬元素鈷(Co)最貴,并且世界上儲藏量不多、其次是鎳(Ni)、錳(Mn)較便宜、而鐵(Fe)最便宜。正極材料的價格也與這些金屬材料的價格行情一致。因此,LiFePO4電池應是最便宜的。另外它具有放電平臺特別平坦、能用大放電率放電(5~10C)、特別安全(不會因過充電、過放電、甚至短路時發生燃燒或爆炸)、循環壽命長、對環境無污染等特點,作為大電流輸出的動力電池,它的性能是最佳的。

目前國內已有一些工廠能生產LiFePO4正極材料,有一些工廠已小批量生產各種不同容量的LiFePO4電池(容量從幾百mAh到幾百Ah)。由于生產時間不長、產量不大,還是初創階段,因此目前在價格上比同樣容量的鋰離子電池還貴,但是還供不應求,經常發生缺貨。這種現象將在1~2年內得到改進。到那時LiFePO4電池的價格更齊全、質量進一步提高,價格也更便宜,應用將更廣泛。

1. LiFePO4電池主(zhu)要特(te)點

1)強勁的動力特性

一般鋰離子電池的工作放電率為1~1.5C動力鋰電池2~5C,而LiFePO4電池可在2~10C放電率范圍長期工作,甚至10秒短時間內可達20C的放電率。采用LiFePO4電池作為動力的汽車有極好的加速性能、用作電動工具手電鉆電源時則有高的鉆孔速度,并能對硬度較大的材料進行鉆孔。

2)極為平坦的放電平臺

 放電特性曲線極為平坦,在放電容量80%以內幾乎是平直線,大部分電壓在3.2V~2.9V之間。電壓變化在10%之內,放電電壓是很穩定的。

LiFePO4電池(chi)的(de)放電特性是極好(hao)的(de);

3)循環壽命長

如果采用1C充電率充電、2C放電率放電對鋰離子動力電池及LiFePO4電池作循環壽命試驗,其結果是:鋰離子動力電池做了300個循環后,其放電容量已降到85%;而LiFePO4電池做了500個循環后,其放電容量還大于95%

如果采用1C充電率充電、5C放電率放電對上述兩種電池作循環壽命試驗,其結果是:鋰離子動力電池做了300個循環,其放電容量已降到60%;而LiFePO4電池做了300個循環放電容量還大于80%

從上述比較可知:LiFePO4電池在高放電率時也有較長的循環壽命,在一般1C放電率使用時其循環壽命可達1000次以上。

4)高安全特性

大功率動力電池不能使用PTCCID一類的保險絲作過流保護,因此安全要靠內部化學成分,即使電池在短路故障發生時也不會產生燃燒及爆炸。同樣,電池受外力損傷(甚至用針刺,將電池刺破)也不會燃燒及爆炸。另外,在使用過程中有過充電、過放電時,這對電池會有些損傷,但不漏液、不燃燒、不爆炸。即使充滿電的電池,將它放到130℃的熱箱中,電池內部溫度也達到130℃時也不燃燒、不爆炸。

由于它安全性極好,適合用于易燃、易爆、工作溫度較高的場合。例如用LiFePO4電池作礦燈電源是最安全的。

5)能在低電壓帶負載放電到0V

有一些性能好的LiFePO4電池,在放電到終止放電壓2.0V后還繼續放電到電池電壓為0V時,對電池性能影響不大。其試驗如下:電池以0.5C充滿后以1C放電到0V;在電池正負極加一個1W電阻連接起來;將電池分成兩組分別放置7天及30天;到期后再按0.5C充滿,按1C放電,其兩組電池的試驗結果是:放置7天的一組,無泄漏、性能良好、放電容量為100%;放置30天的一組,無泄漏,放電容量為98%,經過3次充放電循環,恢復到100%

6)對環境無污染

   LiFePO4電池對環境無毒,其毒性明顯低于LiCoO2LiNiO2LiMn2O4為正極材料的鋰離子電池

(7) 價格低

   由于LiFePO4有上述特點,因此它發展勢頭很猛,將在很多領域中逐步取代以氧化鈷鋰為正極材料的鋰離子電池。

2. LiFePO4電(dian)池充電(dian)器

   LiFePO4電池的主要參數是標稱電壓是3.2V、終止充電電壓是3.6±0.05V、終止放電電壓是2.0V。由于它的終止充電電壓與鋰離子電池的終止充電電壓(4.2V)不同,所以需要LiFePO4電池專用充電器

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