磷酸鐵鋰電池充放電曲線和循環(huán)曲線

1、磷酸鐵鋰電池充放電曲線和循環(huán)曲線磷酸鐵鋰電池充放電曲線和循環(huán)曲線我公司生產(chǎn)的磷酸鐵鋰電池以其無(wú)毒、無(wú)污染，高安全性，循環(huán)壽命長(zhǎng)，充放電平臺(tái)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)受到鋰電池專家的關(guān)注。 我公司所生產(chǎn)的LiFePO4 動(dòng)力電池在國(guó)內(nèi)、 外均處于領(lǐng)先水平，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)、外大功率磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的空白，并獲得多項(xiàng)國(guó)家專利。 10C充放電 1000 次循環(huán)容量衰減在25%以內(nèi)，充放電平臺(tái)穩(wěn)定，安全性能優(yōu)良，可大電流充放電，完全解決了鈷酸鋰，錳酸鋰等材料做動(dòng)力型電池所存在的安全隱患和使用壽命問題。磷酸鐵鋰動(dòng)力電池將取代鉛酸、鎳氫電池、鈷酸鋰和錳酸鋰鋰電池，引領(lǐng)汽車工業(yè)走進(jìn)綠色時(shí)代。我公司生產(chǎn)的磷酸鐵鋰186501200

2、mAh的電池充放電曲線和大電流循環(huán)曲線如下：我公司生產(chǎn)的磷酸鐵鋰CR123A 500mAh 的電池大電流循環(huán)曲線如下新型磷酸鐵鋰動(dòng)力電池中心議題：? 磷酸鐵鋰電池的結(jié)構(gòu)與工作原理? 磷酸鐵鋰電池的放電特性及壽命? 磷酸鐵鋰電池的使用特點(diǎn)? 磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的應(yīng)用狀況自鋰離子電池問世以來(lái)， 圍繞它的研究、 開發(fā)工作一直不斷地進(jìn)行著，上世紀(jì) 90 年代末又開發(fā)出鋰聚合物電池，2002 年后則推出磷酸鐵鋰動(dòng)力電池。鋰離子電池內(nèi)部主要由正極、 負(fù)極、電解質(zhì)及隔膜組成。正、負(fù)極及電解質(zhì)材料不同及工藝上的差異使電池有不同的性能， 并且有不同的名稱。 目前市場(chǎng)上的鋰離子電池正極材料主要是氧化鈷鋰（ LiC

3、oO2 ），另外還有少數(shù)采用氧化錳鋰 (LiMn2O4) 及氧化鎳鋰 (LiNiO2) 作正極材料的鋰離子電池， 一般將后兩種正極材料的鋰離子電池稱為 “鋰錳電池”及“鋰鎳電池 ”。新開發(fā)的磷酸鐵鋰動(dòng)力電池是用磷酸鐵鋰（ LiFePO4 ）材料作電池正極的鋰離子電池，它是鋰離子電池家族的新成員。一般鋰離子電池的電解質(zhì)是液體的， 后來(lái)開發(fā)出固態(tài)及凝膠型聚合物電解質(zhì)， 則稱這種鋰離子電池為鋰聚合物電池，其性能優(yōu)于液體電解質(zhì)的鋰離子電池。磷酸鐵鋰電池的全名應(yīng)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)

4、力電池。也有人把它稱為 “鋰鐵（ LiFe ）動(dòng)力電池 ”。采用 LiFePO4 材料作正極的意義目前用作鋰離子電池的正極材料主要有： LiCoO 2、 LiMn2O4 、LiNiO2 及 LiFePO4 。這些組成電池正極材料的金屬元素中，鈷（ Co ）最貴，并且存儲(chǔ)量不多，鎳（ Ni ）、錳（ Mn ）較便宜，而鐵（ Fe）最便宜。正極材料的價(jià)格也與這些金屬的價(jià)格行情一致。因此，采用 LiFePO4 正極材料做成的鋰離子電池應(yīng)是最便宜的。 它的另一個(gè)特點(diǎn)是對(duì)環(huán)境無(wú)污染。作為可充電電池的要求是：容量高、輸出電壓高、良好的充放電循環(huán)性能、 輸出電壓穩(wěn)定、 能大電流充放電、電化學(xué)穩(wěn)定性能、 使用

5、中安全（不會(huì)因過充電、過放電及短路等操作不當(dāng)而引起燃燒或爆炸）、工作溫度范圍寬、無(wú)毒或少毒、對(duì)環(huán)境無(wú)污染。采用 LiFePO4 作正極的磷酸鐵鋰電池在這些性能要求上都不錯(cuò)，特別在大放電率放電（ 510C 放電）、放電電壓平穩(wěn)上、安全上（不燃燒、不爆炸）、壽命上（循環(huán)次數(shù)）、對(duì)環(huán)境無(wú)污染上，它是最好的，是目前最好的大電流輸出動(dòng)力電池。LiFePO4 電池的結(jié)構(gòu)與工作原理LiFePO4 電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。左邊是橄欖石結(jié)構(gòu)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(fù)極隔開，但鋰離子 Li+ 可以通過而電子 e-不能通過，右邊是由碳 （石墨

6、）組成的電池負(fù)極， 由銅箔與電池的負(fù)極連接。電池的上下端之間是電池的電解質(zhì)，電池由金屬外殼密閉封裝。圖 1LiFePO4 電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)LiFePO4 電池在充電時(shí)，正極中的鋰離子 Li+ 通過聚合物隔膜向負(fù)極遷移； 在放電過程中， 負(fù)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(shí)來(lái)回遷移而命名的。LiFePO4 電池主要性能LiFePO4 電池的標(biāo)稱電壓是3.2V 、終止充電電壓是 3.6V 、終止放電壓是 2.0V 。由于各個(gè)生產(chǎn)廠家采用的正、負(fù)極材料、電解質(zhì)材料的質(zhì)量及工藝不同，其性能上會(huì)有些差異。 例如同一種型號(hào) （同一種封裝的標(biāo)準(zhǔn)電池） ，其電池的容量有較

7、大差別 （1 0%20% ）。磷酸鐵鋰動(dòng)力電池主要性能列于表 1。為了與其他可充電電池的相比較，也在表中列出其他種類可充電電池性能。這里要說明的是， 不同工廠生產(chǎn)的磷酸鐵鋰動(dòng)力電池在各項(xiàng)性能參數(shù)上會(huì)有一些差別；另外，有一些電池性能未列入， 如電池內(nèi)阻、 自放電率、充放電溫度等。磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的容量有較大差別， 可以分成三類：小型的零點(diǎn)幾到幾毫安時(shí)、 中型的幾十毫安時(shí)、大型的幾百毫安時(shí)。不同類型電池的同類參數(shù)也有一些差異。這里再介紹一種目前應(yīng)用較廣的小型標(biāo)準(zhǔn)圓柱形封裝的磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的參數(shù)。 其外廓尺寸：直徑為 18mm 、高 650mm （型號(hào)為 1865 0），其參數(shù)性能如表 2 所示。

8、典型的放電特性及壽命一種型號(hào)為 STL18650 的磷酸鐵鋰動(dòng)力電池（容量為 1100mAh ）在不同的放電率時(shí)其放電特性如圖 2 所示。最小的放電率為 0.5C ，最大的放電率為 10C ，五種不同的放電率形成一組放電曲線。由圖 2 中可看出，不管哪一種放電率，其放電過程中電壓是很平坦的 （即放電電壓平穩(wěn)， 基本保持不變），只有快到終止放電電壓時(shí)， 曲線才向下彎曲（放電量達(dá)到 800mAh 以后才出現(xiàn)向下彎曲） 。在 0.5 10C 的放電率范圍內(nèi)， 輸出電壓大部分在2.7 3.2V 范圍內(nèi)變化。這說明該電池有很好的放電特性。圖 2STL18650 的放電特性容量為 1000mAh 的 ST

9、L18650 在不同的溫度條件下（從 -20+40 ）的放電曲線如圖 3 所示。如果在 23時(shí)放電容量為 100% ，則在 0時(shí)的放電容量降為 78% ，而在 -20時(shí)降到 65% ，在+40 放電時(shí)其放電容量略大于 100% 。從圖 3 中可看出，STL18650 磷酸鐵鋰電池可以在-20下工作，但輸出能量要降低 35% 左右。圖 3STL18650 在多溫度條件下的放電曲線STL18650 的充放電循環(huán)壽命曲線如圖 4 所示。其充放電循環(huán)的條件是：以 1C 充電率充電，以 2C 放電率放電，歷經(jīng) 570 次充放電循環(huán)。從圖 4 的特性曲線可看出，在經(jīng)過 570 次充放電循環(huán)，其放電容量未變

10、，說明該電池有很高的壽命。圖 4STL18650 的充放電循環(huán)壽命曲線過放電到零電壓試驗(yàn)采用 STL18650 （ 1100mAh ）的磷酸鐵鋰動(dòng)力電池做過放電到零電壓試驗(yàn)。試驗(yàn)條件：用 0.5C 充電率將 1100mAh 的 STL18650 電池充滿，然后用 1.0C 放電率放電到電池電壓為 0C 。再將放到 0 V 的電池分兩組：一組存放 7 天，另一組存放 30天；存放到期后再用 0.5C 充電率充滿，然后用 1. 0C 放電。最后比較兩種零電壓存放期不同的差別。試驗(yàn)的結(jié)果是，零電壓存放 7 天后電池?zé)o泄漏，性能良好，容量為 100% ；存放 30 天后，無(wú)泄漏、性能良好，容量為 98

11、% ；存放 30 天后的電池再做 3 次充放電循環(huán)，容量又恢復(fù)到 100% 。這試驗(yàn)說明該電池即使出現(xiàn)過放電 （甚至到 0V），并存放一定時(shí)間， 電池也不泄漏、 損壞。這是其他種類鋰離子電池不具有的特性。磷酸鐵鋰電池的特點(diǎn)通過上述介紹， LiFePO4 電池可歸納下述特點(diǎn)。1 高效率輸出： 標(biāo)準(zhǔn)放電為 25C、連續(xù)高電流放電可達(dá) 10C ，瞬間脈沖放電（ 10S ）可達(dá) 20C ；2 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；3 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；4 極好的循環(huán)壽命， 經(jīng) 500

12、次循環(huán)，其放電容量仍大于 95% ；5 過放電到零伏也無(wú)損壞；6 可快速充電；7 低成本；8 對(duì)環(huán)境無(wú)污染。磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的應(yīng)用由于磷酸鐵鋰動(dòng)力電池具有上述特點(diǎn)， 并且生產(chǎn)出各種不同容量的電池， 很快得到廣泛地應(yīng)用。 它主要應(yīng)用領(lǐng)域有：1 大型電動(dòng)車輛：公交車、電動(dòng)汽車、景點(diǎn)游覽車及混合動(dòng)力車等；2 輕型電動(dòng)車：電動(dòng)自行車、高爾夫球車、小型平板電瓶車、鏟車、清潔車、電動(dòng)輪椅等；3 電動(dòng)工具：電鉆、電鋸、割草機(jī)等；4 遙控汽車、船、飛機(jī)等玩具；5 太陽(yáng)能及風(fēng)力發(fā)電的儲(chǔ)能設(shè)備；6UPS 及應(yīng)急燈、警示燈及礦燈 (安全性最好 )； 7 替代照相機(jī)中 3V 的一次性鋰電池及 9V 的鎳鎘或鎳氫可充電

13、電池（尺寸完全相同）；8 小型醫(yī)療儀器設(shè)備及便攜式儀器等。這里舉一個(gè)用磷酸鐵鋰動(dòng)力電池替代鉛酸電池的應(yīng)用實(shí)例。采用 36V/10Ah(360Wh) 的鉛酸電池，其重量 12kg ，充一次電可行走約 50km ，充電次數(shù)約 100 次，使用時(shí)間約 1 年。若采用磷酸鐵鋰動(dòng)力電池，采用同樣的 360Wh 能量（12 個(gè) 10Ah 電池串聯(lián)組成） ，其重量約 4kg ，充電一次可行走 80km 左右，充電次數(shù)可達(dá) 1000 次，使用壽命可達(dá) 35 年。雖然說磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的價(jià)格較鉛酸電池高得多，但總的經(jīng)濟(jì)效果還是采用磷酸鐵鋰動(dòng)力電池更好，并且在使用上更輕便。小型磷酸鐵鋰動(dòng)力電池小型磷酸鐵鋰動(dòng)力電池是標(biāo)準(zhǔn)的， 有圓柱形及長(zhǎng)方形。如圓柱型的型號(hào)有 18650 、26650 等。型號(hào)中前兩位是表示直徑， 后兩位或三位表示高度 （單位為 mm ），即 18650 的尺寸的直徑為 18，高度為 65。長(zhǎng)方形的型號(hào)有 103450R 、183665R 等。其前兩位是電池的厚度、中間兩位是電池的寬度，后兩位是電池的長(zhǎng)度（單