前段时间休息，所以没有更新文章。 今天我主要想讲的是磷酸铁锂电池。
1 简介
磷酸铁锂电池，全称磷酸铁锂锂离子电池，是指采用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。 以下是行业内的电池命名规则。 现阶段，我们通常使用正极材料来命名电池。 负极一般由石墨制成。 例如，三元电池是指采用NCM或NCA作为正极材料。 钴酸锂电池是指以钴酸锂为正极材料的电池。 同样，磷酸铁锂是指用于正极的磷酸铁锂材料。
锂离子电池的正极为磷酸铁锂材料，在安全性能和循环寿命方面具有很大优势。 这些也是动力电池最重要的技术指标之一。 1C充放电循环寿命可达2000次，刺穿不会爆炸，过充也不易燃烧、爆炸。 磷酸铁锂正极材料使大容量锂离子电池更易于并联和串联使用。 从材料原理上来说，磷酸铁锂也是一个嵌入和脱嵌的过程。 这个原理与钴酸锂、锰酸锂完全相同。
与铅酸电池相比，具有良好的使用寿命，一般为1-1.5年； 与镍氢电池相比，具有更高的工作电压； 与镍镉电池相比，它具有更好的环境友好性，这也是磷酸铁锂击败这些电池并掀起锂电池风暴的重要原因。 虽然现阶段三元电池大行其道，但由于三元电池在高能量密度下难以控制的安全问题，导致磷酸铁锂电池仍在大规模应用，但国内电池企业正在将磷酸铁锂电池开发成大规模应用，采用高容量磷酸铁锂电池（100AH甚至200AH电池）。
2 优点
磷酸铁锂电池的主要优点：
安全性能高
磷酸铁锂晶体中的PO键稳定，不易分解。 即使在高温或过度充电时，结构也不会塌陷发热或形成钴酸锂等强氧化物质。 磷酸铁锂的分解温度约为600℃，因此具有良好的安全性。 虽然过充时可能会发生燃烧爆炸，但其过充安全性相比普通液态电解质钴酸锂电池和三元电池有了很大的提高。
长寿
铅酸电池的循环寿命约为300次，最高可达500次左右，而磷酸铁锂动力电池的循环寿命达到2000次以上。 标准充电（0.2C，5小时）可达2000次。 同样质量的铅酸蓄电池“新半年、旧半年、修半年”，最多1至1.5年。 但在同等条件下使用时，磷酸铁锂电池的理论寿命为7至8年。 。 综合考虑，理论上性价比是铅酸电池的4倍以上。 大电流放电，可以2C大电流快速充放电。 在专用充电器下，1.5C下电池可在40分钟内充满，启动电流可达2C。 铅酸电池不具备此性能。
良好的高温性能
磷酸铁锂的电热峰值可达350℃-500℃，而锰酸锂、钴酸锂的电热峰值仅在200℃左右。 使用温度范围宽（-20℃--+75℃），磷酸铁锂电热峰值可达350℃-500℃，而锰酸锂、钴酸锂只有200℃左右。
大容量
比普通电池（铅酸等）容量更大。 从电池的容量密度可以看出，铅酸电池的能量密度约为40WH/kg。 市场上主流磷酸铁锂电池的能量密度为90WH/kg。 公斤及以上。
无记忆效应
当充电电池在充满电而不完全放电的情况下持续工作时，容量会很快下降到额定容量值以下。 这种现象称为记忆效应。 镍氢、镍镉电池有记忆效应，但磷酸铁锂电池没有这种现象（锂离子电池一般没有记忆效应）。 无论电池处于什么状态，都可以随时充电使用，无需先放电再充电。
轻的
同样规格、容量的磷酸铁锂电池体积是铅酸电池的2/3，重量是铅酸电池的1/3，但能量密度却是铅酸电池的数倍。铅酸电池。
环保
该电池一般被认为不含重金属和稀有金属（镍氢电池需要稀有金属），无毒（SGS认证），无污染，符合欧洲RoHS法规，是绿色电池。 锂电池受到业界青睐的一个重要原因是环保方面的考虑。
但请面对一点。 锂电池属于新能源产业，但无法避免重金属污染问题。 金属材料加工过程中可能会释放到粉尘和水中的铅、砷、镉、汞、铬等。 电池本身是一种化学物质，因此可能会产生两类污染：一是生产项目中工艺废水的污染；二是生产过程中产生的污染。 二是电池报废后的污染。
与其他材料比较
目前最具前景的动力锂离子电池正极材料主要有改性锰酸锂（）、磷酸铁锂（）和镍钴锰酸锂（Li(Ni,Co,Mn)O2）三元材料。 镍钴锰酸锂三元材料由于钴资源缺乏、镍钴成本较高、价格波动较大等原因，被普遍认为难以成为电动汽车动力锂离子电池的主流。 但可以在一定范围内与尖晶石锰酸锂混合。
3 缺点
磷酸铁锂电池也有其缺点：例如低温性能差，正极材料振实密度低，且相同容量的磷酸铁锂电池比钴酸锂等锂离子电池体积大，因此微电池不具备优势。 当用于动力电池时，磷酸铁锂电池和其他电池一样，需要面临电池一致性问题。
铁元素的威胁
在制备磷酸铁锂的烧结过程中，氧化铁可以在高温还原气氛中被还原为元素铁。 单质铁会导致电池微短路，是电池中最忌讳的物质。 这也是日本尚未将该材料用作动力锂离子电池正极材料的主要原因。
性能缺陷
磷酸铁锂存在振实密度和压实密度较低等性能缺陷，导致锂离子电池能量密度较低。 低温性能差，即使纳米化和碳涂层也不能解决这个问题。 磷酸铁锂锂离子电池的测试结果表明，磷酸铁锂电池无法在低温（0℃以下）下驱动电动汽车。 虽然有厂家声称磷酸铁锂电池在低温下容量保持率良好，但这是在放电电流很小、放电截止电压很低的情况下。 在这种情况下，设备根本无法开始工作。
制造成本高
材料制备成本和电池制造成本高，电池良率低、一致性差。 磷酸铁锂的纳米化和碳包覆虽然提高了材料的电化学性能，但也带来了其他问题，如能量密度降低、合成成本增加、电极加工性能差、环境要求恶劣等。 虽然磷酸铁锂中的化学元素Li、Fe、P含量丰富且成本低廉，但所制备的磷酸铁锂产品的成本并不低。 即使除去最初的研发成本，材料的工艺成本加上高昂的电池制备成本也会使得最终的单位储能成本更高。
一致性差
产品一致性差。 无论是从材料准备还是制造。 产品一致性难以保证，且磷酸铁锂的电压平台较窄，进一步增加了电池可观测性的难度。
知识产权问题
很遗憾地告诉大家，磷酸铁锂的基础专利由美国德克萨斯大学拥有，碳涂层专利由加拿大人申请。 这两项基础专利是绕不过去的。 如果将专利使用费计入成本，产品成本将进一步增加。
4 结构及原理
电池的内部结为橄榄石结构，作为电池的正极。 它通过铝箔连接到电池的正极。 中间有一个聚合物隔板。 它将正极和负极分开，但锂离子Li+可以通过，但电子e-不能通过。 在右侧。 它是由碳（石墨）组成的电池负极，通过铜箔与电池负极连接。 电池的上下两端之间是电池的电解液，电池由金属外壳密封。
电池充电时，正极中的锂离子Li+通过聚合物隔膜迁移到负极； 放电过程中，负极中的锂离子Li+通过隔膜迁移到正极。 锂离子电池因锂离子在充放电过程中来回迁移而得名。 一般来说，电池的标称电压为3.2V，终止充电电压为3.6V，终止电压为2.0V。
磷酸铁锂动力电池的容量差别很大，可分为三类：小型的几十毫安时到几毫安时，中型的几十毫安时，大型的几百毫安时。 不同类型电池的相同参数也存在一定差异。 有的用在18650圆柱电池上，有的用在方形电池上。
5 个应用程序
由于磷酸铁锂动力电池具有上述特点，并且生产出多种容量，因此得到了广泛的应用。 其主要应用领域有：
大型电动汽车：公交车、电动汽车、旅游巴士、混合动力汽车等；
轻型电动车：电动自行车、高尔夫球车、小型扁电瓶车、叉车、清洁车、电动轮椅等；
电动工具：电钻、电锯、割草机等；
遥控车、船、飞机等玩具；
太阳能、风力发电储能设备；
UPS和应急灯、警示灯和矿灯（安全性最好）；
替代相机中的3V一次性锂电池和9V镍镉或镍氢充电电池（相同尺寸）；
小型医疗设备及便携式仪器等
通过这篇文章，大家也可以看到，曾经的锂电池行业黑马磷酸铁锂电池，如今依然方兴未艾。 我个人认为汽车目前还处于规模化应用阶段，会逐步进入电动汽车（电动自行车）和储能市场。 （储能电站、通信基站），进入可穿戴领域的可能性不大。 但其能量密度、低温性能等，已逐渐不能满足市场的需求。 是新一轮的复兴还是会被三元材料、全固态电池淘汰？ 欢迎你我一起讨论。
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