鉅大LARGE | 點擊量：413次 | 2023年08月31日
磷酸鐵鋰電池的工作原理和優勢介紹
磷酸鐵鋰離子電池正極由橄欖石結構的LiFePO4組成，負極由石墨組成，中間是聚烯烴PP/PE/PP隔膜，用于隔離正負極、阻止電子而允許鋰離子通過。
充電時鋰離子從正極脫嵌經過電解質進入負極，同時電子從外電路由正極向負極移動，以保證正負極的電荷平衡，放電時鋰離子從負極脫嵌，經過電解質嵌入正極。這一微觀結構使得磷酸鐵鋰離子電池具有了較好的電壓平臺和較長的使用壽命：電池的充放電過程中，其正極在斜方晶系的LiFePO4和六方晶系的FePO4兩相之間轉變，由于FePO4和LiFePO4在200℃以下以固熔體形式共存，在充放電過程中沒有明顯的兩相轉折點，因此，磷酸鐵鋰離子電池的充放電電壓平臺長且平穩；另外，在充電過程完成后，正極FePO4的體積相對LiFePO4僅減少6.81%，而充電過程中碳負極體積輕微膨脹，起到了調節體積變化、支撐內部結構的用途，因此，磷酸鐵鋰離子電池在充放電過程中表現出了良好的循環穩定性，具有較長的循環壽命。
磷酸鐵鋰離子電池有什么優勢呢？
磷酸鐵鋰離子電池憑借其低價及強安全性贏得了眾多廠家的信任。鋰離子電池中正極材料占整個電池成本的40%以上，且當前的技術條件下，整體電池的能量密度重要取決于正極材料，所以正極材料是鋰離子電池的核心開發、研究的材料，目前成熟應用的正極材料包括鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、磷酸鐵鋰及錳酸鋰。
鈷酸鋰
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%
有層狀結構和尖晶石結構，一般常用層狀結構，其理論容量為270mAh/g左右，層狀結構鈷酸鋰重要應用在手機、航模、車模、電子煙、智能穿戴等數碼產品上。當前鈷酸鋰的能量密度和壓實密度已基本到極限，其比容量與理論容量相比還是有較大的提升空間，但是由于當前整體的化學體系限制，尤其是電解液在高電壓的體系下很容易分解，故進一步通過提升充電截止電壓提升比容量的方法受到了一定的限制，后續一旦電解液技術得到突破，其能量密度還會有提升的空間。
鎳鈷錳酸鋰
一般具有綠色環保、成本低（成本僅相當于鈷酸鋰的2/3）、安全性好（安全工作溫度可達170℃）、循環使用壽命長（延長45%）的優勢。當前對單晶化鎳鈷錳酸鋰研究重要通過不斷的提升鎳含量，提升充電截止電壓，來進一步的提升產品的能量密度，但這對電解液等相關配套材料以及鋰離子電池制造廠商的技術能力提出了更高的要求。
錳酸鋰
有尖晶石結構和層狀結構，一般常用尖晶石結構的。理論容量148mAh/g，實際容量在100～120mAh/g之間，具有容量發揮較好、結構穩定、低溫性能優越和成本低廉等特點。但是其晶體結構容易畸變，造成容量衰減，循環壽命短。重要應用于一些對安全性要求較高，成本要求高，但對能量密度和循環要求較低的市場。如小型通訊設備、充電寶、電動工具和電動自行車、特殊場景（如煤礦）。
磷酸鐵鋰
一般具有穩定的橄欖石骨架結構，放電容量可以達到理論放電容量的95%以上，安全性能優異，關于過充的承受力很好，循環壽命長，并且價格低廉。但其能量密度限制難以解決，而電動汽車用戶卻不斷提升續航需求。
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