什么是磷酸铁锂电池包？如何提高磷酸铁锂电池低温性能呢？
来源：宝鄂实业
2019-04-28 19:27
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磷酸铁锂电池，是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。 锂离子电池的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。其中磷酸铁锂是目前绝大多数锂离子电池使用的正极材料。磷酸铁锂电池包需求暴增，提高锂电低温性能成关键。
针对磷酸铁锂电池包，存能电气行业专家对它低温特性影响因素做了比较详细的研究，原因如下：
1、生产环境：磷酸铁锂电池包做为一个化工原料众多、工艺繁杂的高科技产品，其生产环境对温度、湿度、粉尘等都有很高的要求，如果没有控制到位，电池品质将出现波动。
2、导电性差、锂离子扩散速度慢。高倍率充放电时，实际比容量低，这个问题是制约磷酸铁锂产业发展的一个难点。磷酸铁锂之所以这么晚还没有大范围的应用，这是一个主要的问题。
3、材料方面的影响，磷酸铁锂正极本身电子导电性比较差，另外比较容易产生极化，降低容量的发挥;负极这块主要是低温充电，因为它会影响到安全性问题;电解液这一块，可能低温下黏度会增大，锂离子迁移阻抗会增大;第四个就是粘结剂，现这个对电池的低温性能影响也是比较大的。
我们从正极、负极、电液、粘结剂四块提高磷酸铁锂电池包的低温性能。
●正极方面，现在都是纳米化，它的粒径、电阻力，AB平面轴长大小三方面会影响到整个电池低温的特性。不同工艺对正极也有不同的影响，100到200纳米粒径磷酸铁锂做出的电池低温放电特性比较好，在-20度可以释放94%，也就是粒径的纳米化缩短了迁移的路径，也提高了低温放电的性能，因为磷酸铁锂放电主要是跟正极有关。
●从负极方面考虑充电特性，锂电池低温充电主要是负极影响，包括粒径大小还有负极的间距变化，选取了三种不同的人造石墨作为负极，来研究不同的层间距和粒径对低温特性的影响。从三种材料来看，层间距大的颗粒石墨，从阻抗来讲，本体阻抗和离子迁移阻抗比较小一点。
●充电方面，锂电池包在冬天低温下放电问题不大，主要是低温充电。因为在横流比方面，1C或者0.5C的横流比非常关键，到恒压需要非常长时间，通过改进三种不同石墨的对比，发现其中一种在-20度充电恒流比有比较大的改善，从40%提高到70%多，层间距的增大，还有粒径的减小。
●电解液这一块，在-20度，-30度下电解液结冰，黏度增大，形成性能恶化。电解液从三方面：溶剂，锂盐，添加剂。溶剂对磷酸铁锂电池包低温影响从70%多影响到90%多，有十几个点的影响;其次，不同锂盐对低温的充放电的特性有一定的影响。我们固定了溶剂体系和锂盐基础上，低温添加剂可以使放电容量从85%提高到90%，也就是说，整个电解液体系中，溶剂、锂盐还有添加剂都对我们的动力电池低温特性有一定的影响，包括其他的材料体系一样适用。”
●粘结剂方面，20度充放电情况下，两种点状大概做了70多到80的循环以后，整个极片是有粘结剂失效的现状，而采用线状的粘结剂不会存在这个问题。在整个体系上，从正极、负极、电解液到粘结剂的改善以后，磷酸铁锂电池单体这块做得比较好的效果，一个是充电特性，-20、-30、-40度温度下0.5C充电恒流比可以达到62.9%，-20度温度下放电可以放出94%，这是倍率跟循环的一些特性。
存能电气磷酸铁锂电池包优势介绍：
体积小、大容量，具有比普通电池(铅酸等)更大的容量。
高温性能好，磷酸铁锂电热峰值可达350℃-500℃而锰酸锂和钴酸锂只在200℃左右。工作温度范围宽广(-20C--+75C)。
无记忆效应，像镍氢、镍镉电池存在记忆性，而磷酸铁锂电池无此现象，电池无论处于什么状态，可随充随用，无须先放完再充电。
重量轻，同等规格容量的磷酸铁锂电池的体积是铅酸电池体积的2/3，重量是铅酸电池的1/3。
安全环保，锂电池一般被认为是不含任何重金属与稀有金属(，无毒(SGS认证通过)，无污染，符合欧洲RoHS规定，为绿色环保电池。
长寿命，铅酸电池的循环寿命在300次左右，最高也就500次磷酸铁锂电池，而磷酸铁锂电池包，循环寿命达到2000次以上，标准充电(5小时率)使用，可达到2000次。第一，材料自身电位高，这样才能与负极材料之间形成较大的电位差，带来能量密度高的电芯设计；同时带电离子嵌入脱出对电极电位影响小，则充放电过程，不会有过大的电压波动，不会给系统内的其他电气带来不利影响。
第二，材料含锂量高且锂离子嵌入脱嵌可逆。这是高容量的前提。有些正极材料，理论容量很高，但是有一半的锂离子，第一次嵌入以后就失去了活性。这样的材料，是无法投入商用的。
第三，锂离子扩散系数大，锂离子在材料内部的移动更迅速，嵌入和脱嵌的能力强。是影响电芯内阻的因素，也是影响功率特性的因素。
第四，材料比表面积大，有大量的嵌锂位置。表面积大，锂离子的嵌入通道相对较短，则嵌入和脱嵌更容易。通道浅的同时，嵌锂位置还要充足。
第五，与电解液的相容性和热稳定性好，这点是出于安全性考虑。正极材料与电解液不容易发生反应，以及在较高温度下依然结构稳定并且仍然不易与电解液反应。这样的材质，不会为电芯额外的热积累提供热量，可以减少电芯进入自生热阶段的概率。
