18650磷酸鐵鋰離子電池

18650磷酸鐵鋰離子電池是近年來(lái)發(fā)明的，在鋰離子電池的發(fā)展中，是一種鋰離子電池。

1.磷酸鐵鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)

(1)安全性能的提高

磷酸鐵鋰晶體中的p-o鍵穩(wěn)定，不易被破壞。即使在高溫或過(guò)充的情況下，該結(jié)構(gòu)也不會(huì)像鋰鈷氧化物那樣坍塌，不會(huì)放熱或形成強(qiáng)氧化物質(zhì)，因此具有良好的安全性。有報(bào)道指出，在針灸或短路實(shí)驗(yàn)的實(shí)際操作中，發(fā)現(xiàn)了一小部分樣品燃燒，但沒(méi)有發(fā)生爆炸。但在過(guò)充實(shí)驗(yàn)中，使用了數(shù)倍于自放電電壓的高壓電荷，仍然發(fā)生了爆炸。但與普通電解液鋰鈷酸電池相比，其過(guò)充安全性有了很大的提高。

(2)提高生活質(zhì)量

磷酸鐵鋰離子電池是指以磷酸鐵鋰為正極材料的鋰離子電池。

長(zhǎng)壽命鉛酸電池的循環(huán)壽命約為300倍，最高約為500倍，而磷酸鐵鋰動(dòng)力鋰電池的循環(huán)壽命超過(guò)2000倍，使用標(biāo)準(zhǔn)充電(5小時(shí)費(fèi)率)，可達(dá)到2000倍。同等質(zhì)量的鉛酸電池為新半年、舊半年、保養(yǎng)維護(hù)半年，最長(zhǎng)使用時(shí)間為1~1.5年，而磷酸鐵鋰離子電池在相同條件下使用，理論壽命可達(dá)7~8年。總的來(lái)說(shuō)，性能價(jià)格比理論上是鉛酸電池的四倍多。大電流2C，可快速充放電。在專用充電器下，電池可以在40分鐘內(nèi)充電1.5c，啟動(dòng)電流可以達(dá)到2C，但鉛酸電池沒(méi)有這樣的性能。

(3)高溫性能好

磷酸鐵鋰的最高電溫可達(dá)350℃-500℃，而錳酸鋰和鈷酸鋰的最高電溫僅為200℃左右。工作溫度范圍寬(-20c-75C)，耐高溫磷酸鐵鋰的最高電溫度可達(dá)350℃-500℃，而錳酸鋰和鈷酸鋰的最高電溫度僅為200℃左右。

(4)大容量

當(dāng)電池持續(xù)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，它會(huì)迅速降到額定容量以下，這種現(xiàn)象被稱為記憶效應(yīng)。像鎳氫電池和鎳鎘電池都有記憶，而磷酸鐵鋰離子電池則沒(méi)有這種現(xiàn)象。無(wú)論電池處于什么狀態(tài)，都可以隨時(shí)充電和使用，而無(wú)需在充電前將其熄滅。

(5)重量輕

同樣容量的磷酸鐵鋰離子電池的體積是鉛酸電池的三分之二，重量是鉛酸電池的三分之一。

(6)環(huán)境保護(hù)

磷酸鐵鋰離子電池一般被認(rèn)為是不含任何重金屬和稀有金屬(鎳氫電池要稀有金屬)，無(wú)毒(SGS認(rèn)證通過(guò))，無(wú)污染，符合歐洲RoHS法規(guī)，為絕對(duì)綠色電池證書。因此，鋰離子電池受到行業(yè)的青睞，重要是出于對(duì)環(huán)境的考慮，因此，鋰離子電池被列入863國(guó)家高新技術(shù)發(fā)展規(guī)劃十五期間，成為國(guó)家重點(diǎn)扶持和鼓勵(lì)發(fā)展的項(xiàng)目。隨著我國(guó)加入世貿(mào)組織，我國(guó)的電動(dòng)自行車出口將快速上升，而進(jìn)入歐洲和美國(guó)的電動(dòng)自行車已經(jīng)要無(wú)污染電池。

但也有專家指出，鉛酸電池造成的環(huán)境污染重要發(fā)生在公司生產(chǎn)過(guò)程不規(guī)范和回收過(guò)程中。同樣，鋰離子電池屬于新能源行業(yè)是不錯(cuò)的，但它也無(wú)法防止重金屬污染的問(wèn)題。金屬材料加工的鉛、砷、鎘、汞、鉻等可能會(huì)釋放到灰塵和水中。電池本身是一種化學(xué)物質(zhì)，所以可能存在兩種污染。二是報(bào)廢后的電池污染。

磷酸亞鐵鋰離子電池也有其缺點(diǎn):例如,低溫性能、陰極材料振動(dòng)密度很小,磷酸鐵鋰離子電池的體積相同的容量比鈷酸鋰等鋰離子電池,所以在微電池沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。磷酸鐵鋰離子電池在用于動(dòng)力鋰電池時(shí)，和其他電池相同，要面對(duì)電池一致性的問(wèn)題。

2.磷酸鐵鋰離子電池的缺點(diǎn)

一種材料是否具有應(yīng)用開(kāi)發(fā)的潛力，除了關(guān)注其優(yōu)點(diǎn)外，更重要的是該材料是否具有根本的缺陷。

在我國(guó)，磷酸鐵鋰廣泛用作動(dòng)力鋰離子電池的負(fù)極材料。政府的市場(chǎng)分析師、科研機(jī)構(gòu)、公司甚至證券公司都看好這種材料，認(rèn)為它是動(dòng)力鋰離子電池的發(fā)展方向。分析其原因，重要有以下兩點(diǎn):一是受美國(guó)研究方向的影響，化合價(jià)和A123公司做的磷酸鐵鋰離子電池正極材料的早期采用。其次，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有制備出具有良好高溫循環(huán)和儲(chǔ)存性能的動(dòng)態(tài)鋰離子電池用錳酸鋰材料。但磷酸鐵鋰也有不可忽視的基本缺陷，總結(jié)如下:

(1)在制備磷酸鐵鋰的燒結(jié)過(guò)程中，氧化鐵有可能在還原氣氛中高溫還原為單質(zhì)鐵。簡(jiǎn)單的鐵會(huì)造成電池的微短路，是電池中最忌諱的材料。這是該材料在日本沒(méi)有作為動(dòng)力鋰離子電池正極材料的重要原因。

(2)磷酸鐵鋰存在一些性能缺陷，如振動(dòng)密度低、壓實(shí)密度低，導(dǎo)致鋰離子電池能量密度低。低溫性能差，即使是納米碳涂層也沒(méi)有解決這個(gè)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博士用可怕這個(gè)詞來(lái)描述磷酸鐵鋰離子電池的低溫性能。盡管一些制造商聲稱磷酸鐵鋰離子電池在低溫下仍能很好地保持其容量，但這是在放電電流小、截止電壓低的情況下。在這種情況下，設(shè)備根本無(wú)法啟動(dòng)。

(3)材料的制備成本高于電池的制造成本，導(dǎo)致電池成品率低，一致性差。磷酸鐵鋰的納濾和碳包覆在提高材料電化學(xué)性能的同時(shí)，也帶來(lái)了能量密度降低、合成成本提高、電極加工性能差、環(huán)境要求苛刻等問(wèn)題。磷酸鐵鋰中的化學(xué)元素Li、Fe、P雖然含量豐富，成本低廉，但磷酸鐵鋰的產(chǎn)品成本并不低。即使去掉了研發(fā)成本，材料的技術(shù)成本和電池制備成本也會(huì)導(dǎo)致單位儲(chǔ)能成本的新增。

(4)產(chǎn)品一致性差。目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有磷酸鐵鋰材料廠可以解決這個(gè)問(wèn)題。從材料制備的角度看，磷酸鐵鋰的合成是一個(gè)復(fù)雜的多相反應(yīng)，包括固體磷酸鹽、氧化鐵和鋰鹽，加上碳前驅(qū)體和還原性氣相。在這個(gè)復(fù)雜的反應(yīng)過(guò)程中，很難保證反應(yīng)的一致性。

(五)知識(shí)產(chǎn)權(quán)。目前磷酸鐵鋰的基礎(chǔ)專利由德克薩斯大學(xué)擁有，碳涂層專利由加拿大人申請(qǐng)。這兩項(xiàng)基本專利是不能回避的。假如在成本中包含提成，產(chǎn)品成本將進(jìn)一步新增。