磷酸鐵锂電池的优缺点是什么？

TIME: 2023-01-22 磷酸鐵锂電池知识百科

小編從業锂電池技術業務多年，下面根據自己積累下來的電池知識做簡單介紹一下磷酸鐵锂電池的優缺點都有哪些？

一、優點

1、磷酸鐵锂電池的放电平台稳定，电池的标称电压是3.2V、终止充电电压是3.6V、终止放电压是2.0V；

2、比容量大，高效率輸出：標准放電爲2～10C、連續高電流放電可達20C，瞬間脈沖放電（10S）可達40C；

3、安全性好且工作溫度範圍寬廣（-20℃—+75℃），高溫時性能良好：外部溫度65℃時內部溫度則高達95℃，電池放電結束時溫度可達160℃，電池內部結構安全、完好；

4、即使電池內部或外部受到傷害，電池不燃燒、不爆炸、安全性最好；

5、極好的循環壽命，經500次循環，其放電容量仍大于95%；實驗室制備的磷酸鐵锂單體電池在進行1C的循環測試時，循環壽命高達2000次。

6、過放電到零伏也無損壞，零電壓存放7天後電池無泄漏，性能良好，容量爲100%；存放30天後，無泄漏、性能良好，容量爲98%；存放30天後的電池再做3次充放電循環，容量又恢複到100%。

7、可快速充電，自放電少，無記憶效應：可大電流2C快速充放電，在專用充電器下，1.5C充電40分鍾內即可使電池充滿，起動電流可達2C，；

8、低成本，磷酸鐵锂電池制造原材料丰富，成本相对较低；

9、電池使用的原材料無重金屬元素，對環境無汙染，是良好的可持續發展能源電池。

二、缺點

1、能量密度低

磷酸鐵锂電池由于受本身化学原材料性质的限制，其在能量密度方面与聚合物锂電池（三元锂电池）相比要低些；

2、低溫性能相對差些

磷酸鐵锂電池由于受本身化学原材料性质的限制，其在低温环境下放电性能方面与聚合物锂電池（三元锂电池）相比要差些；

3、導電性差：目前在實際生産過程中通過在前驅體添加有機碳源和高價金屬離子聯合摻雜的辦法來改善材料的導電性（A123、煙台卓能正采用這種方法），研究表明，磷酸鐵锂的電導率提高了7個數量級，使磷酸鐵锂具備了和鑽酸锂相近的電導特性。

锂離子擴散速度慢。目前采取的解決方案主要有納米化LiFePO晶粒，從而減少锂離子在晶粒中的擴散距離，再者就是摻雜改善锂離子的擴散通道，後一種方法看起來效果並不明顯。納米化已經有較多的研究，但是難以應用到實際的工業生産中，目前只有A123宣稱掌握了LiFePO的納米化産業技術。

4、在磷酸鐵锂制備時的燒結過程中，氧化鐵在高溫還原性氣氛下存在被還原成單質鐵的可能性。單質鐵會引起電池的微短路，是電池中最忌諱的物質。這也是日本一直不將該材料作爲動力型锂離子電池正極材料的主要原因。

5、磷酸铁锂存在一些性能上的缺陷，如振实密度与压实密度很低，导致锂离子电池的能量密度较低。低温性能较差，即使将其纳米化和碳包覆也没有解决这一问题。美国阿贡国家实验室储能系统中心主任DonHillebrand博士谈到磷酸锂铁电池低温性能的时候，他用terrible来形容，他们对磷酸铁锂型锂离子电池测试结果表明表明磷酸鐵锂電池在低温下（0℃以下）无法使电动汽车行驶。尽管也有厂家宣称磷酸锂铁电池在低温下容量保持率还不错，但是那是在放电电流较小和放电截止电压很低的情况下。在这种状况下，设备根本就无法启动工作。

6、一致性差

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。磷酸鐵锂的納米化和碳包覆盡管提高了材料的電化學性能，但是也帶來了其它問題，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環境要求苛刻等問題。盡管磷酸鐵锂中的化學元素Li、Fe與P很豐富，成本也較低，但是制備出的磷酸鐵锂産品成本並不低，即使去掉前期的研發成本，該材料的工藝成本加上較高的制備電池的成本，會使得最終單位儲能電量的成本較高。

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