什么是磷酸亚铁锂离子电池，磷酸亚铁锂离子电池有哪些优缺点？
来源：宝鄂实业
2019-04-26 13:59
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11月7日，由中国科学院沈阳自动化研究所承担的国网辽宁省电力有限公司课题“基于磷酸亚铁锂电池的变电站直流供电系统研制”通过国网辽宁省电力有限公司相关领域专家验收。与会专家对磷酸亚铁锂离子电池的优点充分认可，认为其作为后备电源在变电站中值得推广。
该项目主要研究磷酸亚铁的电池管理系统，通过主动均衡技术去控制单体锂离子电池在长期浮充模式下电压的一致性，将双卡尔曼滤波应用在剩余电量（soc）估算技术中，得到更精确的电池组剩余电量估算值，为电池组的故障诊断提供数据。用磷酸亚铁锂电池代替传统的铅酸蓄电池，主要解决了目前变电站中后备电源维护成本高、单位时间放电率低等问题。同时，磷酸亚铁锂电池相比铅酸蓄电池也是一种更安全环保的后备电源。
该项目于2013年6月启动，同年12月在沈阳市勾莲66kv变电站安装并投入运行，至今，设备运转良好。在发生交流电源失压或设备维修时，为变电站提供稳定可靠的后备电源，保证了站内通信设备及一次设备的安全正常运行。
然而，磷酸铁锂堆积密度低的缺点一直难以找到有效的解决方法，这阻碍了材料的实际应用。钴酸锂的理论密度为5.1g/cm3，商品钴酸锂的振实密度一般为2.2-2.4g/cm3；而磷酸铁锂的理论密度仅为3.6g/cm3，本身就比钴酸锂要低得多。
为提高导电性，人们掺入导电碳材料，又显著降低了材料的堆积密度，使得一般掺碳磷酸亚铁锂的振实密度只有1.0-1.3g/cm3。如此低的堆积密度使得磷酸亚铁锂的体积比容量比钴酸锂低很多，制成的电池体积大，成本相对较高，影响了实际应用。
因此，提高磷酸亚铁锂的堆积密度和体积比容量对磷酸亚铁锂的实用化具有决定意义。粉体材料的颗粒形貌、粒径及其分布直接影响材料的堆积密度，为此，人们对磷酸亚铁锂材料向球形方向进行研究。研究和实际应用表明，球形产品不仅具有堆积密度高、体积比容量大等突出优点，而且还具有优异的流动性、分散性和可加工性能，十分有利于制作正极材料浆料和电极片的涂覆，提高极片品质；此外，相对于无规则的颗粒，规则的球形颗粒表面比较容易包覆完整、均匀、牢固的修饰层，因此球形产品更有希望通过表面修饰进一步改善综合性能。
人们进行湿法前驱体预处理、2次烧结的研究。在此基础上，添加含碳的材料和过渡元素氧化物、稀土元素氧化物等方式，采用二价铁盐或三价铁盐、磷酸或磷酸盐、氨水为原料，通过控制结晶技术合成高密度球形磷酸亚铁前驱体，再与锂源、碳源共混热处理，通过碳热还原法合成掺碳的高密度近球形磷酸亚铁锂。该磷酸亚铁锂粉体材料由单分散球形颗粒组成、粒径可达到4.5-10μm、振实密度可达1.4-1.8g/cm3、可逆容量超过了150mAh/g，导电性提高了100万倍的LiFePO4 正极材料，这对磷酸亚铁锂材料应用到大容量、高功率的锂离子电池上成为可能，极大地促进该材料的产业化。
