磷酸鐵鋰電池正極材料的優(yōu)缺點(diǎn)和重要性

來(lái)源：存能電氣  日期：2019-04-02 14:33  瀏覽量：次

　　磷酸鐵鋰電池正極材料的優(yōu)缺點(diǎn)和重要性.隨著哥本哈根會(huì)議的結(jié)束，減排、低碳成為了當(dāng)前的熱點(diǎn)詞匯。中國(guó)政府在會(huì)上做出了一個(gè)明確的減排目標(biāo)，因此，磷酸鐵鋰電池的發(fā)展前景非常開闊。然而您了解磷酸電池嗎?知道磷酸鐵鋰電池正極材料的優(yōu)缺點(diǎn)嗎?今天存能電氣小編就帶您了解一下。

　　什么是磷酸鐵鋰電池及其特點(diǎn)?

　　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。鐵鋰電池的全名是磷酸鐵鋰鋰離子電池，由于其性能特別適合于動(dòng)力方面的應(yīng)用，因而也有人叫它“鋰鐵動(dòng)力電池”。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。

　　磷酸鐵鋰電池是一種新型鋰離子電池電極材料，是性能卓越的新一代綠色高能電池，已成為高新技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)之一。它的特點(diǎn)是高電壓、高容量、低消耗、無(wú)記憶效應(yīng)、體積小、內(nèi)阻小、自放電少、循環(huán)次數(shù)多，價(jià)格低廉，無(wú)毒性，不會(huì)造成環(huán)境污染。因其上述特點(diǎn)，磷酸鐵鋰電池已應(yīng)用到移動(dòng)電話、筆記本電腦、攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等眾多民用及軍事領(lǐng)域。世界各國(guó)正競(jìng)相實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。但是其能量密度低，影響電容量。

　　目前主要的生產(chǎn)方法為高溫固相合成法，產(chǎn)品指標(biāo)比較穩(wěn)定。目前鋰離子電池還是以小容量、低功率電池為主。

　　磷酸鐵鋰電池的材料有哪些?

　　磷酸鐵鋰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。

　　磷酸鐵鋰電池正極的性能優(yōu)點(diǎn)

　　1.高能量密度：其理論比容量為170mAh/g，產(chǎn)品實(shí)際比容量可超過(guò)140mAh/g(0.2C,25°C);

　　2.安全無(wú)污染：是目前最安全的鋰離子電池正極材料;不含任何對(duì)人體有害的重金屬元素;符合歐洲RoHS規(guī)定，為絕對(duì)的綠色環(huán)保電池證;

　　3.壽命長(zhǎng)：在100%DOD條件下，可以充放電2000次以上;磷酸鐵鋰電池的使用壽命與其使用溫度息息相關(guān)，使用溫度過(guò)低或者過(guò)高在其充放電過(guò)程及使用過(guò)程均產(chǎn)生極大不良隱患;

　　4.充電性能：磷酸鐵鋰正極材料的鋰電池，可以使用大倍率充電，最快可在1小時(shí)內(nèi)將電池充滿;

　　5.重量輕:同等規(guī)格容量的磷酸鐵鋰電池的體積是鉛酸電池體積的2/3，重量是鉛酸電池的1/3;

　　磷酸鐵鋰電池正極材料的缺點(diǎn)

　　當(dāng)然，一種材料是否具有應(yīng)用發(fā)展?jié)摿?，除了關(guān)注其優(yōu)點(diǎn)外，該材料是否具有根本性的缺陷也至關(guān)重要。

　　國(guó)內(nèi)目前普遍選擇磷酸鐵鋰作為動(dòng)力型鋰離子電池的正極材料，從政府、科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)甚至是證券公司等市場(chǎng)分析員都看好這一材料，將其作為動(dòng)力型鋰離子電池的發(fā)展方向。分析其原因，主要有下列兩點(diǎn)：首先是受到美國(guó)研發(fā)方向的影響，美國(guó)Valence與A123公司最早采用磷酸鐵鋰做鋰離子電池的正極材料。其次是國(guó)內(nèi)一直沒有制備出可供動(dòng)力型鋰離子電池使用的具有良好高溫循環(huán)與儲(chǔ)存性能的錳酸鋰材料。但磷酸鐵鋰也存在不容忽視的根本性缺陷，歸結(jié)起來(lái)主要有以下兩點(diǎn)：

　　1、導(dǎo)電性差。這個(gè)問題是其最關(guān)鍵的問題。磷酸鐵鋰電池之所以還沒有大范圍的應(yīng)用，這是一個(gè)主要的問題。但是，這個(gè)問題目前已經(jīng)可以得到完美的解決：就是添加C或其它導(dǎo)電劑。實(shí)驗(yàn)室報(bào)道可以達(dá)到160mAh/g以上的比容量。

　　2、振實(shí)密度較低。一般只能達(dá)到1.3-1.5g/ml，低的振實(shí)密度可以說(shuō)是磷酸鐵鋰的最大缺點(diǎn)。這一缺點(diǎn)決定了它在小型電池如手機(jī)電池等沒有優(yōu)勢(shì)。即使它的成本低，安全性能好，穩(wěn)定性好，循環(huán)次數(shù)高，但如果體積太大，也只能小量的取代鈷酸鋰。這一缺點(diǎn)在動(dòng)力電池方面不會(huì)突出。因此，磷酸鐵鋰主要是用來(lái)制作動(dòng)力電池。

　　磷酸鐵鋰電池正極材料的發(fā)展前景

　　從長(zhǎng)期來(lái)看，中國(guó)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)是必然的選擇。在此大的背景下相當(dāng)一部分行業(yè)為了保持相對(duì)平穩(wěn)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，必然要尋求減排技術(shù)上的重大突破。因此未來(lái)中國(guó)新能源領(lǐng)域需要技術(shù)上取得突破性的進(jìn)展才能完成2020年的減排指標(biāo)。

　　對(duì)于一些發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)，由于他們的能源結(jié)構(gòu)相對(duì)“清潔”，低碳與節(jié)能關(guān)聯(lián)比較密切。基于中國(guó)目前所處的城市化與工業(yè)化共同推進(jìn)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段，其能源需求具有明顯的剛性特征，即與經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展同步增長(zhǎng)的高能源電力需求。對(duì)于中國(guó)以煤為主的能源結(jié)構(gòu)，降低單位GDP碳強(qiáng)度很大程度上就是通過(guò)增加清潔能源，減少單位GDP煤炭消費(fèi)量，這就需要改變當(dāng)前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有能源結(jié)構(gòu)，發(fā)展新能源結(jié)構(gòu)。

　　因此，隨著低碳經(jīng)濟(jì)技術(shù)、清潔能源技術(shù)等新技術(shù)的推廣與應(yīng)用，GDP的增加將不完全與碳排放成比例，同時(shí)為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)中國(guó)減排目標(biāo)提供有力支撐。

　　綜上所述，國(guó)內(nèi)磷酸鐵鋰電池材料具有廣闊的市場(chǎng)空間，同時(shí)對(duì)于鋰離子電池的快速發(fā)展是一次難得的機(jī)遇。雖然發(fā)展中仍存在諸多問題，但是相信不久的將來(lái)，通過(guò)各企業(yè)的共同努力，一定能促進(jìn)中國(guó)磷酸鐵鋰電池行業(yè)的長(zhǎng)足發(fā)展。