磷酸锂电池有哪些优势和不足?
磷酸锂电池的全名是磷酸铁锂锂离子电池,简称磷酸铁锂电池,是一种可充电电池,在容量以及输出电压高,良好的充放电循环性能,对环境无污染等这些性能要求方面都不错,是目前最好的大电流输出动力电池。目前应用最广的主要方向是动力电池,相对于镍氢电池等,磷酸锂电池具有很大的优势。
首先,在安全性能方面,其目前是所有材料中最好的,当然与其他磷酸盐的安全性能也基本一样,用磷酸铁锂做电池,是不会发生爆炸问题的;其次,磷酸铁锂电池还具有稳定性好的优点,包括在高温充电的容量稳定性,储存性能等等,这也是磷酸铁锂电池最大的优势所在。最后,众所周知,电池都对环境都具有一定的污染,如果处理不当,将对环境造成二次污染,但是磷酸铁锂电池中不含任何重金属与稀有金属,无毒无污染。
磷酸铁锂电池也有自己的不足和缺陷,其在低温时性能表现不佳,电池正极材料振实密度小,在等容量的情况下,磷酸铁锂电池的体积要大于其他等锂离子电池当磷酸锂电池作为动力电池时,也要面临电池的一致性问题,对于单个磷酸铁锂电池而言,其寿命可以超过两千次,但是作为电池组使用时,寿命就会大打折扣,甚至不超过五百次,因为电池组的寿命是按照使用寿命最短的单体电池来计算的,所以只有电池的性能高度一致时,寿命才能接近单体电池的水平。LiFePO4作锂离子电池正极材料具有价格便宜、无毒、环境相容性好、较高的比容量(170mAh/g)和较高的工作电压、循环寿命长、高温性能和安全性能好等优点。
主要存在问题:电子导电率低,大倍率放电性能差。目前的电解液在100度就开始分解了,电池吃不消。跑高速时发电机输出电压高,当有电池单体电压过高,保护板因过充而保护了,你的车瞬间没电。另外冬天低温直接无法启动了,至于原车充电器,更加不能直接使用的,要改进了,
在成本上看,铅酸电池的成本毫无疑问是最低的,无论是电极材料,电解液还是装配环境要求等都远远低于锂离子电池。铅酸电池在低温下的放电性能其实还是很不错的,在-10℃的温度下以10C倍率放电时,10V以上的电压保持时间能够大于90s,这足以应付中国绝大多数地区的恶劣环境;而锂离子电池的低温性能要差上许多,尤其是呼声最高的LiFePO4(磷酸铁锂)材料,其低温下的放电性能将会急剧衰减,在东北和西北地区很难实现实际应用,或者说距离实际应用还有很远的路要走。
铅酸虽然有不少缺点,但是胜在体质强。高低温大范围的交变,耐受能力好。还有其他的优点比如成本低,同样容量只是锂电的1/3-1/5。充放电不需要保护板。安全性高。等等,都是采用铅酸的理由。目前锂电能够勉强用在启动电池方面的,是钛酸锂。东芝也做过一款支持stop-start的启动电池,一款只有3AH左右的钛酸锂电池。stop-start技术需要频繁启动,而东芝只用3AH的钛酸锂电池,可见其放电性能。不过它安装在机仓里面选择了一个较凉快的位置。另外钛酸锂的安全性也很好,所以才能用在这里替代铅酸。
铅酸在汽车启动上具有的环境适应性强,充放电管理要求低,放电性能好,成本低等这些特点锂电暂时还取代不了。实际上,电动汽车用的锂离子电池,因正极材料不同,主要分为:磷酸铁锂(LFP),镍酸锂(LNO),锰酸锂(LMO),钴酸锂(LCO),以及镍钴锰酸三元锂(NCM)、镍钴铝酸三元锂(NCA),负极材料主要采用石墨碳材料。
各类型的化学成分,结构以及主要性能比较如下:
磷酸铁锂电池,是比亚迪的主打,其稳定好,寿命长,且具有成本优势,特别适用于需要经常充放电的插电式混合动力汽车,但其缺点是能量密度一般。
对于乘用车,三元锂电池是主流。
但磷酸铁锂电池在大巴领域,依然具有不可替代的作用。