磷酸鐵鋰電池在應用方面具有哪些特點優(yōu)勢?
采新一代電動汽車用了新型的磷酸鐵鋰離子電池作為其動力核心,這種綠色環(huán)保動力具有很多特點和優(yōu)勢:
1、安全性相當高
要作為汽車動力,安全性是壓倒一切的首要考慮因素。普通鋰離子電池的安全性盡管能得到基本保證,但是在極端條件下存在起火、爆炸的可能性。磷酸鐵鋰離子電池作為鋰離子電池的二代產品,本身物理性能穩(wěn)定,再配合電池組內置的過壓、欠壓、過流、過充等保護功能,不爆炸不起火,是目前全球唯一絕對安全的鋰離子電池。由于采用高熱穩(wěn)定性材料和縝密工藝設計,電池安全和可靠性大為增強。與鋰離子電池不當使用中可能出現的爆炸現象相比,磷酸鐵鋰離子電池即使扔在火中也不會發(fā)生爆炸。高溫穩(wěn)定性可達400500C,保證了電池內在的高安全性;不會因過充、溫度過高、短路、撞擊而出現爆炸或燃燒。經過嚴格的安全測試,即使在最惡劣的交通事故中也不會發(fā)生爆炸。
2、壽命長成本低
作為動力鋰電池,使用壽命(循環(huán)性能)與總體使用成本密切相關,和普通鋰離子電池500次左右的循環(huán)使用壽命相比,磷酸鐵鋰離子電池在室溫下可充放電循環(huán)1500次,容量保持率95%以上,而50%容量的循環(huán)壽命更是達到了2000次以上,電池的持續(xù)里程壽命大于50萬公里,可以使用五年左右,是鉛酸電池的8倍,鎳氫電池的3倍,是鈷酸鋰離子電池的4倍左右。再加上其生產制造成本本身就低于普通鋰離子電池,無疑能大大降低電動汽車的使用和維護成本。
同時磷酸鐵鋰離子電池放電性能也十分優(yōu)異,功率曲線平穩(wěn),抗過放能力強,普通鋰電電芯在低于3.2V后,再放電就是過放,可能會導致報廢。但是磷酸鐵鋰離子電池在2.8V的時候還有能量釋放,低于2.5V都不存在報廢的問題。
3、使用處理方便
我們了解,鎳氫、鎳鎘電池存在較強的記憶效應,普通鋰離子電池也有一定的記憶效應問題,要盡量滿充滿放,會給電動汽車日常使用帶來不便,而磷酸鐵鋰離子電池無此現象,自放電小;無記憶效應,電池無論處于什么狀態(tài),可隨充隨用,無須先放完再充電,同時該電池快速充電特性優(yōu)異,用專用充電器快充,半小時能充足95%左右。電池壽命終結后的處理問題,也值得我們關注,磷酸鐵鋰離子電池不含任何重金屬與稀有金屬,無毒,無污染,符合規(guī)定,為絕對的綠色環(huán)保電池,鉛酸電池中存在著大量的鉛,在其廢棄后若處理不當,將對環(huán)境構成二次污染,而磷酸鐵鋰材料無論在生產及使用中,均無污染。
磷酸鐵鋰電池的優(yōu)點:
1、使用安全
磷酸鐵鋰電池晶體中的P-O鍵穩(wěn)固,難以分解,即便在高溫或過充時也不會像鈷酸鋰一樣結構崩塌發(fā)熱或是形成強氧化性物質,因此擁有良好的安全性。磷酸鐵鋰電池經過嚴格的安全測試,即使在碰撞,穿刺也不會發(fā)生爆炸。
2、壽命的改善
磷酸鐵鋰動力電池,循環(huán)壽命達到2000次以上,標準充電(5小時率)使用,可達到2000次。同質量的鉛酸電池最多也就1~1.5年時間,而磷酸鐵鋰電池在同樣條件下使用,理論壽命將達到7~8年。
3、高溫性能好
磷酸鐵鋰電池熱峰值可達350℃-500℃,而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。工作溫度范圍寬廣(-20C--75C),有耐高溫特性。
4、大容量
電池在經常處于充滿不放完的條件下工作,容量會迅速低于額定容量值,這種現象叫做記憶效應。像鎳氫、鎳鎘電池存在記憶性,而磷酸鐵鋰電池無此現象,電池無論處于什么狀態(tài),可隨充隨用,無須先放完再充電。
6、重量輕
同等規(guī)格容量的磷酸鐵鋰電池的體積是鉛酸電池體積的2/3,重量是鉛酸電池的1/3。
7、環(huán)保
磷酸鐵鋰電池無污染,符合歐洲RoHS規(guī)定,為絕對的綠色環(huán)保電池證。
8、快速充電
可大電流2C快速充放電,在專用充電器下1.5C充電40分鐘內即可將電池充滿,啟動電流可達2C
磷酸鐵鋰電池缺點:
1、磷酸鐵鋰電池正極的振實密度小,密度一般在0.8到1.3左右。體積大。
2、導電性能差,鋰離子擴散速度慢,高倍充放電時,實際的比容量低。
3、磷酸鐵鋰電池的低溫性能差。
4、磷酸鐵鋰電池單個電池的壽命長,在2000次左右,但是磷酸鐵鋰電池組的壽命短,一般在500次左右。
三元鋰電池:
正極材料使用鎳鈷錳酸鋰(Li(NiCoMn)O2)三元正極材料,石墨作為負極材料的鋰電池。與磷酸鐵鋰不同,三元鋰電池電壓平臺很高,這也就意味著在相同的體積或是重量下,三元鋰電池的比能量、比功率更大。除此之外,在大倍率充電、和耐低溫性能等方面,三元鋰電池也有很大的優(yōu)勢。
三元鋰電池優(yōu)點:
1、電壓平臺高。電壓平臺越高,比容量越大,肯定同樣體積、重量,甚至同樣安時的電池,電壓平臺比較高的三元材料鋰電池續(xù)航里程更遠。三元材料的電壓平臺明顯比磷酸鐵鋰高,高線可以達到4.2伏,放電平臺可以達到3.6或者3.7伏。
2、能量密度高
3、振實密度高
三元鋰電池缺點:
1、安全性差
2、耐高溫性差
3、壽命差
4、大功率放電差
5、元素有毒,三元鋰電池大功率充放電后溫度急劇升高,高溫后釋放氧氣極容易燃燒。
磷酸鐵鋰電池應用范圍:
數據中心、機房系統(tǒng)、通信基站、應急電源、汽車啟動、改裝車輛、工業(yè)設備、醫(yī)療設備、儲能領域等等。鋰電池儲能領域將是鋰電池最大的應用市場。
三元材料鋰電池更適合乘用車
我國幅員遼闊,氣候復雜,從最北端的東北三省到最南端的海南諸島溫度變化非常豐富。以北京為例,作為電動汽車的主力市場,北京夏季最高溫度在40℃左右,而冬季則基本保持在零下16℃左右,甚至更低。這樣的溫度區(qū)間顯然適合低溫性能更佳的三元鋰電池。而注重耐高溫性能的磷酸鐵鋰電池在北京的冬季會顯得有些乏力。
磷酸鐵鋰電池的優(yōu)點
1.磷酸鐵鋰電池的壽命長,循環(huán)壽命在2000次以上。在同樣的條件下,磷酸鐵鋰電池可使用7到8年的時間。
2.使用安全。磷酸鐵鋰電池經過嚴格的安全測試,即使在交通事故中也不會發(fā)生爆炸。
3.充電快速。使用專用充電器,1.5C充電40分鐘即可以使電池充滿。
4.磷酸鐵鋰電池耐高溫,磷酸鐵鋰電池熱風值可以達到350到500攝氏度。
5.磷酸鐵鋰電池的容量大。
磷酸鐵鋰電池的用途
磷酸鐵鋰電池屬于鋰離子二次電池,一個主要用途是用作動力電池,相對NI-MH、Ni-Cd電池有很大優(yōu)勢。磷酸鐵鋰電池充放電效率相對高一些,在85%-90%之間。而鉛酸電池約為80%。
磷酸鐵鋰電池對于電動汽車具有安全的重要作用,近些年,電動汽車的快速發(fā)展帶動了動力磷酸鐵鋰電池的發(fā)展。作為電動汽車的動力來源,電池性能的好壞不但關系到整車續(xù)駛里程的長短,而且關系到產品的安全性和可靠性。可以說,動力電池的發(fā)展決定著純電動汽車的未來。
如果把安全性高的磷酸鐵鋰電池用于增程式電動汽車,不但能夠提高車輛的安全性,而且比能量、比功率完全夠用,使用壽命長。此外,我國鋰資源豐富,不存在鈷、鎳資源受制約的問題。所以,我國應將磷酸鐵鋰電池作為發(fā)展重點,使之有力地支持增程式電動汽車的市場化,它可以有效免除純電動汽車的里程、安全、價格、充電、后續(xù)電池五大焦慮。