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有很多種,主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。從材料的原理上講,磷酸鐵鋰也是一種嵌入/脫嵌過程,這一原理與鈷酸鋰,錳酸鋰完全相同。自1996年日本的NTT首次揭露AyMPO4(A為堿金屬,M為CoFe兩者之組合:LiFeCoPO4)的橄欖石結構的鋰電池正極材料之后,1997年美國德克薩斯州立大學John. B. Goodenough等研究群,也接著報導了LiFePO4的可逆性地遷入脫出鋰的特性,美國與日本不約而同地發表橄欖石結構(LiMPO4),使得該材料受到了極大的重視,并引起廣泛的研究和迅速的發展。與傳統的鋰離子二次電池正極材料,尖晶石結構的LiMn2O4和層狀結構的LiCoO2相比,LiMPO4的原物料來源更廣泛、價格更低廉且無環境污染。
橄欖石結構的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,鋰離子Li+可以通過而電子e-不能通過,由碳(石墨)組成的電池負極,由銅箔與電池的負極連接。LiFePO4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。
磷酸鐵鋰電池的優點:
1. 超長壽命
-鉛酸電池的循環壽命在300次左右,最高也就500次。
- 磷酸鐵鋰動力電池,循環壽命達到2000次以上,標準用可達到2000次。同質量的鉛酸電池是"新半年、舊半年、維護維護又半年”,最多也就1-1.5年時間,而磷酸鐵鋰電池在同樣條件下使用,將達到7 -8年。綜合考慮,性能價格比將為鉛酸電池的4倍以上。
2.使用安全
-磷酸鐵鋰完全解決了鈷酸鋰和錳酸鋰的安全隱患問題,鈷酸鋰和錳酸鋰在弱碰撞下會產生爆炸,對消費者的生命安全構成威脅。而磷酸鐵鋰已經過嚴格的安全測試,即使在最惡劣的交通事故中也不會產生爆炸。
3. 可大電流快速放電
- 可大電流2C快速充放電,在專用充電器下,1.5C充電40分鐘內即可使電池充滿,起動電流可達2C,而鉛酸電池現在無此性能。
4. 耐高溫
-磷酸鐵鋰電熱峰值可達350°C—500°C,而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200°C左右。工作溫度范圍寬廣(-20C--+75C),有耐高溫特性。
5.大容量
-具有比普通電池(鉛酸等)更大的容量。
6.無記憶效應
-可充電池在經常處于充滿不放完的條什下工作,容量會迅速低于額定容量值,這種現象叫做記憶效應。像鎳氫、鎳鍋電池存在記憶性,而磷酸鐵鋰電池無此現象,電池無論處于什么狀態,可隨充隨用,無須先放完再充電。
7.體積小、重量輕
-同等規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。