鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1375次 | 2018年06月13日
錳系鋰離子電池與鐵鋰電池相比
10AH錳酸鋰電池0.2C充電曲線
分析:
1、充電第一階段(0—30min),充電電流較大,充電快,電池內(nèi)阻較小。充電平均速率v=0.025V/min
2、充電第二階段(30—250min),電池進(jìn)入充電穩(wěn)定狀態(tài),內(nèi)阻增大。充電平均速率v=6.82*10-4V/min
3、充電第三階段(250—370min),充電幅度比第二階段略快,內(nèi)阻增大。v=0.0025V/min
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
4、充電過(guò)程中,電池容量減小。
5、電池電容C=△Q/△U=10*3600/1.2=30000F10AH磷酸鐵鋰電池0.2C充電曲線
分析:
1、充電第一階段(0—30min),電池內(nèi)阻有增大的趨勢(shì),充電平均速率v=0.01166V/min
2、充電第二階段(30—260min),總體處于充電平穩(wěn)狀態(tài),內(nèi)阻增大,v=4.3478*10-4V/min
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
3、充電第三階段(260—310min),充電電壓上升幅度較大,內(nèi)阻增大,v=0.01V/min
4、充電過(guò)程中,電池容量減小。
5、電池電容C=△Q/△U=10*3600/1=36000F兩種電池的比較分析:
1、10AH磷酸鐵鋰電池比10AH錳酸鋰電池容量小。
2、充電的第一、二階段,錳酸鋰電池比磷酸鐵鋰電池要快,第三階段相反。
兩種電池的內(nèi)阻在充電過(guò)程中都趨于增大,電池容量減小。
磷酸鐵鋰電池:與石墨組成的全電池放電電壓3.2V左右。高溫性能優(yōu)異,是目前高溫性能最好的正極材料了?,F(xiàn)在中國(guó)鋰電企業(yè)絕大部分都是做磷酸鐵鋰電池,制備工藝苛刻,倍率性能還可以,振實(shí)密度偏低。發(fā)明專利在美國(guó),所以將來(lái)可能會(huì)因?yàn)閷@麊?wèn)題。。。
錳酸鋰電池:錳元素儲(chǔ)量豐富,錳酸鋰價(jià)格便宜,倍率性能不錯(cuò),高溫容易出現(xiàn)錳在電解液中的溶解,通過(guò)包覆處理可改善。容量偏低,放電電壓高,比常用的鈷酸鋰3.7V還要高一些。制備工藝成熟,不純?cè)趯@麊?wèn)題。日韓主要做錳酸鋰。中國(guó)典型代表盟固利做的是錳酸鋰電池。
磷酸鐵鋰電池,是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。鋰離子電池的正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。其中鈷酸鋰是目前絕大多數(shù)鋰離子電池使用的正極材料。
1、在磷酸鐵鋰制備時(shí)的燒結(jié)過(guò)程中,氧化鐵在高溫還原性氣氛下存在被還原成單質(zhì)鐵的可能性。單質(zhì)鐵會(huì)引起電池的微短路,是電池中最忌諱的物質(zhì)。這也是日本一直不將該材料作為動(dòng)力型鋰離子電池正極材料的主要原因。
2、磷酸鐵鋰存在一些性能上的缺陷,如振實(shí)密度與壓實(shí)密度很低,導(dǎo)致鋰離子電池的能量密度較低。低溫性能較差,即使將其納米化和碳包覆也沒(méi)有解決這一問(wèn)題。美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室儲(chǔ)能系統(tǒng)中心主任DonHillebrand博士談到磷酸鋰鐵電池低溫性能的時(shí)候,他用terrible來(lái)形容,他們對(duì)磷酸鐵鋰型鋰離子電池測(cè)試結(jié)果表明表明磷酸鐵鋰電池在低溫下(0℃以下)無(wú)法使電動(dòng)汽車行駛。盡管也有廠家宣稱磷酸鋰鐵電池在低溫下容量保持率還不錯(cuò),但是那是在放電電流較小和放電截止電壓很低的情況下。在這種狀況下,設(shè)備根本就無(wú)法啟動(dòng)工作。
3、材料的制備成本與電池的制造成本較高,電池成品率低,一致性差。磷酸鐵鋰的納米化和碳包覆盡管提高了材料的電化學(xué)性能,但是也帶來(lái)了其它問(wèn)題,如能量密度的降低、合成成本的提高、電極加工性能不良以及對(duì)環(huán)境要求苛刻等問(wèn)題。盡管磷酸鐵鋰中的化學(xué)元素Li,F(xiàn)e與P很豐富,成本也較低,但是制備出的磷酸鐵鋰產(chǎn)品成本并不低,即使去掉前期的研發(fā)成本,該材料的工藝成本加上較高的制備電池的成本,會(huì)使得最終單位儲(chǔ)能電量的成本較高。
4、產(chǎn)品一致性差。目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有一家磷酸鐵鋰材料廠能夠解決這一問(wèn)題。從材料制備角度來(lái)說(shuō),磷酸鐵鋰的合成反應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的多相反應(yīng),有固相磷酸鹽、鐵的氧化物以及鋰鹽,外加碳的前驅(qū)體以及還原性氣相。在這一復(fù)雜的反應(yīng)過(guò)程中,很難保證反應(yīng)的一致性。
5、知識(shí)產(chǎn)權(quán)問(wèn)題。最早的有關(guān)磷酸鐵鋰專利申請(qǐng)?jiān)?993年6月25日由FXMITTERMAIER&SOEHNEOHG(DE)獲得,并于同年8月19日公布申請(qǐng)結(jié)果。磷酸鐵鋰的基礎(chǔ)專利被美國(guó)德州大學(xué)所有,而碳包覆專利被加拿大人所申請(qǐng)。這兩個(gè)基礎(chǔ)性專利是無(wú)法繞過(guò)去的,如果成本中計(jì)算上專利使用費(fèi)的話,那產(chǎn)品成本將會(huì)進(jìn)一步提高。
磷酸鐵鋰電池的全名是磷酸鐵鋰鋰離子電池,這名字太長(zhǎng),簡(jiǎn)稱為磷酸鐵鋰電池。由于它的性能特別適于作動(dòng)力方面的應(yīng)用,則在名稱中加入“動(dòng)力”兩字,即磷酸鐵鋰動(dòng)力電池。也有人把它稱為“鋰鐵(LiFe)動(dòng)力電池”。
通過(guò)上述介紹,LiFePO4電池可歸納下述特點(diǎn)。
高效率輸出:標(biāo)準(zhǔn)放電為2~5C、連續(xù)高電流放電可達(dá)10C,瞬間脈沖放電(10S)可達(dá)20C;
高溫時(shí)性能良好:外部溫度65℃時(shí)內(nèi)部溫度則高達(dá)95℃,電池放電結(jié)束時(shí)溫度可達(dá)160℃,電池的結(jié)構(gòu)安全、完好;
即使電池內(nèi)部或外部受到傷害,電池不燃燒、不爆炸、安全性最好;
極好的循環(huán)壽命,經(jīng)500次循環(huán),其放電容量仍大于95%;
過(guò)放電到零伏也無(wú)損壞;
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