安全穩(wěn)定環(huán)保高效 比亞迪鐵電池技術(shù)解析
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目前國內(nèi)外研究的鐵電池有高鐵電池和鋰鐵電池兩種。高鐵電池是一種以合成穩(wěn)定的高鐵酸鹽(K2FeO4、BaFeO4等)作為高鐵電池的正極材料制作的新型化學電池；而鋰鐵電池主要是磷酸鐵鋰電池，比其他一次電池（俗稱干電池，是放電后不能再充電使其復原的電池）電壓高0.2-0.4V，而且放電平穩(wěn)、無污染、安全、性能優(yōu)良。
【ET-Power鐵電池】
● 什么是磷酸鐵鋰電池?
磷酸鐵鋰電池的全名應是磷酸鐵鋰鋰離子電池，簡稱為磷酸鐵鋰電池，是用磷酸鐵鋰(LiFePO4)材料作電池正極的鋰離子電池，是2002年后推出的產(chǎn)品，是鋰離子電池家族的新成員。
【磷酸鐵鋰電池】
● 磷酸鐵鋰電池有什么特點?
磷酸鐵鋰電池是一種可充電電池，在容量高、輸出電壓高、良好的充放電循環(huán)性能、電化學穩(wěn)定性能、使用中安全性能、工作溫度范圍寬、對環(huán)境無污染這些性能要求上都不錯，特別在大放電率放電(5～10C放電)、放電電壓平穩(wěn)上、安全上(不燃燒、不爆炸)、壽命上(循環(huán)次數(shù))、對環(huán)境無污染上是最好的，是目前最好的大電流輸出動力電池。比亞迪在第九屆高交會前夕宣布“全球第一款可以用于汽車充電的鐵電池已經(jīng)在深圳誕生”，但據(jù)同濟大學汽車學院副院長李理光透露“比亞迪的‘鐵電池’就是磷酸鐵鋰電池”。
磷酸鐵鋰電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。左邊是橄欖石結(jié)構(gòu)的LiFePO4作為電池的正極，由鋁箔與電池正極連接，中間是聚合物的隔膜，它把正極與負極隔開，但鋰離子Li+可以通過而電子e-不能通過，右邊是由碳(石墨)組成的電池負極，由銅箔與電池的負極連接。電池的上下端之間是電池的電解質(zhì)，電池由金屬外殼密閉封裝。
【磷酸鐵鋰電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)】
磷酸鐵鋰電池在充電時，正極中的鋰離子Li+通過聚合物隔膜向負極遷移；在放電過程中，負極中的鋰離子Li+通過隔膜向正極遷移。鋰離子電池就是因鋰離子在充放電時來回遷移而命名的。
【磷酸鐵鋰電池充放電過程】
● 磷酸鐵鋰電池性能與其他電池性能的比較
| 磷酸鐵鋰電池性能及其他電池性能的對比 | ||||
| 一般鋰離子電池 | 鋰離子動力電池 | 磷酸鐵鋰電池 | 鎳氫電池 | |
| 標準電壓V | 3.6或3.7 | 3.6或3.7 | 3.2 | 1.2 |
| 工作電壓范圍V | 3.0-4.2 | 3.0-4.2 | 3.0-3.3 | 1.0-1.4 |
| 單位質(zhì)量容量mAb/g | 180 | 130 | 130 | 80 |
| 單位重量能量Wb/kg | 90-110 | 60-75 | 60-75 | 50-60 |
| 單位體積能量Wb/l | 280-300 | 220-240 | 220-240 | 200-220 |
| 最佳充電率C | 0.2-0.5 | 0.5-1.0 | 0.5-1.5 | 0.2-0.5 |
| 工作放電率CmA | 1 | 2 | 2 | 0.5 |
| 最大放電率CmA | 1.5 | 5 | 10 | 2 |
| 瞬間大電流脈沖CmA(10s) | 2 | 10 | 20 | 3 |
| 循環(huán)壽命(2CmA充電) | 100次 | 300次 | 500次 | 50次 |
| 大電流放電時循環(huán)壽命(5CmA充電) | - | 300次 | 300次 | 10次 |
| 安全 | 有可能大燃燒、爆炸 | 有可能燃燒、爆炸 | 不燃燒不爆炸 | 有可能燃燒 |
| 零電壓儲存30天 | 泄露、損傷 | 泄露、損傷 | 無損傷 | 泄露、損傷 |
說明：不同工廠生產(chǎn)的磷酸鐵鋰動力電池在各項性能參數(shù)上會有一些差別；另外，有一些電池性能未列入，如電池內(nèi)阻、自放電率、充放電溫度等。
通過比較可知，磷酸鋰鐵電池能高效率輸出。標準放電為2C、連續(xù)高電流放電可達10C，瞬間脈沖放電(10S)可達20C；電池不燃燒、不爆炸、安全性最好；有較好的循環(huán)壽命，經(jīng)500次循環(huán)，其放電容量仍大于95%；可快速充電，并且對環(huán)境無污染。
【磷酸鐵鋰電池有良好的使用性能】
●磷酸鐵鋰電池有什么優(yōu)勢?
磷酸鐵鋰電池是用來做鋰離子二次電池(又稱為充電電池，是指在電池放電后可通過充電的方式使活性物質(zhì)激活而繼續(xù)使用的電池)的，現(xiàn)在主要方向是動力電池，相對NI-H，Ni-Cd電池有很大優(yōu)勢。
安全 磷酸鐵鋰的安全性能是目前所有的材料中最好的。當然它和其它磷酸鹽的安全性能也基本一樣，用磷酸鐵鋰做電池，絕對不用擔心爆炸問題的存在。
【深圳5·26交通事故中燒毀的比亞迪e6純電動車】
穩(wěn)定性高 包括高溫充電的容量穩(wěn)定性好，儲存性能好等。這點是最大的優(yōu)點，在所有知道的材料中，也是最好的。
綠色環(huán)保 對于干電池的污染相信各位在小學《自然》課本中就早已知道。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)境夠成二次污染。但是磷酸鐵鋰電池不含任何重金屬與稀有金屬(鎳氫電池需稀有金屬)，無毒(SGS認證通過)，無污染，符合歐洲RoHS規(guī)定，為絕對的綠色環(huán)保電池證。
價格便宜目前市場上的鋰離子電池正極材料主要是氧化鈷鋰(LiCoO2)，另外還有少數(shù)采用氧化錳鋰(LiMn2O4)及氧化鎳鋰(LiNiO2)作正極材料的鋰離子電池，一般將后兩種正極材料的鋰離子電池稱為“鋰錳電池”及“鋰鎳電池”。采用LiFePO4正極材料做成的鋰離子電池應是最便宜的。
| 部分組成電池正極材料的金屬價格行情 | |||
| 金屬名稱 | 材質(zhì) | 價格 | 單位 |
| 鈷 | 1# | 209,000-215,000 | 元/噸 |
| 鎳 | 電解鎳1# | 127,500 | 元/噸 |
| 錳 | 電解錳 | 14,000 | 元/噸 |
| 鐵 | 煉鋼鐵 | 2,750-2,800 | 元/噸 |
由此比較可見采用LiFePO4正極材料做成的鋰離子電池應是最便宜的。
● 磷酸鐵鋰電池也有其缺點
例如低溫性能差，正極材料振實密度(指在規(guī)定條件下容器中的粉末經(jīng)振實后所測得的單位容積的質(zhì)量)小，等容量的磷酸鐵鋰電池的體積要大于鈷酸鋰等鋰離子電池，因此在微型電池方面不具有優(yōu)勢。而用于動力電池時，磷酸鐵鋰電池和其他電池一樣，需要面對電池一致性問題。單體磷酸鐵鋰電池壽命目前超過2000次，但電池組的壽命會大打折扣，有可能是500次。因為電池組是由大量單體電池串并而成，電池組整體壽命取決于壽命最短的那顆電池。
所以，只有在電池性能高度一致時，壽命發(fā)揮才能接近單體電池的水平。
總結(jié)：比亞迪作為全球最先實現(xiàn)磷酸鐵鋰電池產(chǎn)業(yè)化的車企之一，最先將磷酸鐵鋰電動車投放市場，300臺e6出租車和200臺K9大巴兩年多的成功運營，使電池的性能優(yōu)勢得到了充分的證明。在新能源動力車的道路上希望比亞迪走的越來越好。
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