磷酸铁锂电池结构和工作原理介绍
来源：宝鄂实业
2019-10-16 13:45
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意义
截至2013年4月24日，在金属市场上，钴（Co）价格最高，储存量较小。镍和锰比较便宜，而铁最便宜。阴极材料的价格也与这些金属的价格一致。因此，用磷酸铁锂正极材料制成的锂离子电池应该是最便宜的。它的另一个特点是对环境没有污染。
充电电池的要求是：容量大、输出电压高、充放电循环性能好、输出电压稳定、充放电电流大、电化学稳定性好、使用安全（过充、过充、短路等操作不当不燃烧、不爆炸）。工作温度范围宽，无毒或低毒，对环境无污染。以lifepo4为正极的磷酸铁锂电池具有良好的性能要求，特别是在高放电率（5-10c放电）、稳定的放电电压、安全性（不燃烧、不爆炸）、寿命（循环次数）和对环境无污染等方面。是目前最好的大电流输出动力电池。
结构和工作原理
LiFePO4电池内部结构如图1所示。左边是橄榄石lifepo4作为电池正极，由铝箔和电池正极相连。中间是聚合物隔膜，它将正极和负极分开，但是锂离子锂离子可以通过，而电子不能通过。右边是由碳（石墨）组成的电池负极，由铜箔和电池负极相连。电池上下两端之间是电解液，电解液由金属外壳密封。
LiFePO4电池充电过程中，正极中的Li+通过聚合物膜迁移到负极；放电过程中，负极中的Li+通过膜迁移到正极。锂离子电池因锂离子在充放电过程中的迁移而得名。
主要性能
lifepo4电池的标称电压为3.2v，结束充电电压为3.6v，结束放电电压为2.0v，由于不同厂家使用的正负极材料和电解液材料的质量和工艺不同，其性能也会有一定的差异。例如，对于同一型号（同一包装的标准电池），电池的容量相差很大（10%-20%）。
磷酸铁锂动力电池的主要性能见表1。为了与其他可充电电池进行比较，表中还列出了其他类型可充电电池的性能。需要注意的是，不同厂家生产的磷酸铁锂动力电池的性能参数会有一定的差异；另外，有些电池性能不包括在内，如内阻、自放电率、充放电温度等。
磷酸铁锂动力电池的容量有很大的差别，可分为三类：0～几毫安时的小型电池、几十毫安时的中型电池和数百毫安时的大型电池。不同类型电池的相同参数也有一定的差异。介绍了目前广泛应用的磷酸铁锂动力电池小型标准圆柱形封装的参数。外形尺寸：直径18mm，高度650mm（型号18650），参数性能见表2。
过放电至零电压试验
对stl18650（1100mah）磷酸铁锂动力电池进行了过零电压放电试验。试验条件：将1100mAh STL18650电池充入0.5C的充电率，然后以1.0C的放电率放电至电池电压为0C，置于0V的电池分为两组：一组存放7天，另一组存放30天；存放后，电池充电0.5C充电速率，然后以1.0c放电。最后，比较两个零电压存储周期之间的差异。
试验结果表明，该电池在零电压下贮存7天后，性能良好，无泄漏，容量为100%；贮存30天后，性能良好，无泄漏，容量为98%；贮存30天后，电池充放电3次，容量为100%。
