磷酸鐵鋰電池的五大優(yōu)點(diǎn)

磷酸鐵鋰電池的五大優(yōu)點(diǎn)什么是磷酸鐵鋰電池鋰離子電池內(nèi)部主要由正極、負(fù)極電解質(zhì)和隔膜組成，鋰離子電池的正、負(fù)極及電解質(zhì)根據(jù)所使用材料的不同，會(huì)使電池有著不同的性能表現(xiàn)以及不同的名稱。目前市面上比較常見(jiàn)的鋰電池分為鉆酸鋰（LiCoO2）和錳酸鋰（LiMn2O4），以及本篇文章中的主角一一磷酸鐵鋰（LiFePO4）。作為鋰電池的一種，磷酸鐵鋰主要用途就是動(dòng)力系統(tǒng)領(lǐng)域，比如電動(dòng)汽車、軍事航天、電動(dòng)工具以及UPS,由于其有著出色的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、安全性能以及較長(zhǎng)的使用壽命，所以更加適合用在動(dòng)力系統(tǒng)領(lǐng)域中使用。相比使用其他正極材料的鋰離子電池來(lái)說(shuō)，磷酸鐵鋰電池至少具備五大優(yōu)點(diǎn)。五大優(yōu)勢(shì)安全長(zhǎng)壽相比目前市面上較為常見(jiàn)的鉆酸鋰和錳酸鋰電池來(lái)說(shuō)，磷酸鐵鋰電池至少具有以下五大優(yōu)點(diǎn)：更高的安全性、更長(zhǎng)的使用壽命、不含任何重金屬和稀有金屬（原材料成本低）、支持快速充電、工作溫度范圍廣。更高的安全性磷酸鐵力完全解決了鉆酸鋰和錳酸鋰的安全隱患問(wèn)題，表現(xiàn)在磷酸根化學(xué)鍵的結(jié)合力比傳統(tǒng)的過(guò)度金屬氧化物結(jié)構(gòu)化學(xué)鍵強(qiáng)，所以結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，并且不易釋放氧氣。更長(zhǎng)的使用壽命目前市面上多數(shù)移動(dòng)電源內(nèi)部所使用的鋰離子電芯，循環(huán)使用壽命基本在500次-800次左右，而磷酸鐵鋰電池則有著至少2000次以上的使用壽命，并且其容量還能維持在80%以上。所以如果移動(dòng)電源內(nèi)部?jī)?chǔ)電單元為磷酸鐵鋰的產(chǎn)品，有著絕對(duì)的正常使用壽命優(yōu)勢(shì)。不含任何重金屬和稀有金屬磷酸鐵鋰電池正極材料中不含貴重金屬和稀有金屬，所以更加環(huán)保，能夠有效減少環(huán)境的污染。另外，廣泛的材料來(lái)源也讓其材料成本更低，在價(jià)格上更優(yōu)優(yōu)勢(shì)。支持快速充電在充電速度上，磷酸鐵鋰同樣有著更大的優(yōu)勢(shì)，支持快充的特性讓其可支持至少2C的充電速度（C為充電參數(shù)，比如容量為1000mAh的電芯，2C電流即為1000mAx2=2000mA）。能夠大幅度縮短充電時(shí)間，目前市面上多數(shù)移動(dòng)電源在使用5V標(biāo)準(zhǔn)充電電壓下，充電電流通常為0.2C。工作溫度范圍廣相比其他鋰電池來(lái)說(shuō)，磷酸鐵鋰電池有著更大的工作溫度范圍，在-20°C至+75°C下均可正常工作，一些具有耐高溫特性的磷酸鐵鋰電池還可以在350°C至500°C范圍內(nèi)正常工作，相比錳酸鋰和鉆酸鋰的200°C極限值有著更多的優(yōu)勢(shì)。所以，相比鉆酸鋰和錳酸鋰電池來(lái)說(shuō)，磷酸鐵鋰最為明顯的優(yōu)勢(shì)就是極高的安全系數(shù)、支持快速充電（大電流充電）和更寬廣的工作溫度范圍?？梢宰屜M(fèi)者不必再為鋰電池的安全問(wèn)題而擔(dān)心的同時(shí)，也能夠在更加惡劣的環(huán)境中正常使用。不過(guò)，相比目前使用廣泛的鉆酸鋰和錳酸鋰電池來(lái)說(shuō)，磷酸鐵鋰也存在著一些不足，請(qǐng)看下文。三大缺點(diǎn)仍不完美在簡(jiǎn)單介紹完磷酸鐵鋰電池的優(yōu)點(diǎn)之后，再來(lái)讓我們看看目前存在的一些不足。主要分為振實(shí)密度低、存在一致性問(wèn)題和較高的制作成本三方面。振實(shí)密度低對(duì)于鋰離子電池來(lái)說(shuō)，振實(shí)密度的大小能夠決定在相同容量下電池的體積大小，而較低的振實(shí)密度是目前磷酸鐵鋰電池需要亟待解決的一個(gè)缺點(diǎn)。相比鉆酸鋰和錳酸鋰來(lái)說(shuō)，相同容量的磷酸鐵鋰電池體積則要更大，這也就是為什么磷酸鐵鋰電池沒(méi)有在手機(jī)電池等領(lǐng)域興起的一個(gè)原因。不過(guò)對(duì)于移動(dòng)電源領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，相同6000mAh的不同電池在尺寸上的差距并不明顯，屬于用戶可接受范圍之內(nèi)。一致性問(wèn)題雖然磷酸鐵鋰電池相比鉆酸鋰和錳酸鋰電池來(lái)說(shuō)，在壽命上有著絕對(duì)的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。不過(guò)在電池組模式下時(shí)，其壽命會(huì)大幅降低。因?yàn)殡姵亟M是由大量單體電池通過(guò)串并的方式連接到一起的，如果整個(gè)電池組中有一個(gè)電池出現(xiàn)故障，那么更換則非常麻煩，這也就是為什么目前電動(dòng)汽車內(nèi)電池組標(biāo)稱的循環(huán)壽命同樣為500次的原因。較高的制作成本由于磷酸鐵鋰正極中的材料物理性能和其他鋰電池材料相差較大，粒度小，振實(shí)密度小等因素的影響，所以在制作工藝上的工藝要求較高，加上其標(biāo)稱電壓為3.2V，低于普通3.7V的鋰電池電壓，所以在制造整個(gè)電池組成本和相關(guān)制造設(shè)備和工藝上的要求要高于其他鋰電池。除了以上介紹磷酸鐵鋰電池的三大弊端之后，還有一個(gè)潛在的問(wèn)題在阻礙磷酸鐵鋰電池的發(fā)展，就是正極材料的專利紛爭(zhēng)問(wèn)題。讓目前磷酸鐵鋰的整體成本要高于早已普及的鉆酸鋰和錳酸鋰電池。不過(guò)值得欣慰的是，近期其專利問(wèn)題已經(jīng)得到緩解。前景廣闊下表為磷酸鐵鋰電池和錳酸鋰、鉆酸鋰電池的幾個(gè)比較明顯的數(shù)據(jù)對(duì)比，主要通過(guò)標(biāo)稱電壓、充放電壓范圍、體積比能量等幾大方面進(jìn)行對(duì)比。從上表中我們可以看出，磷酸鐵鋰、鉆酸鋰、錳酸鋰三種使用不同正極材料的電池，雖然統(tǒng)稱為鋰離子電池，不過(guò)從其功能特性來(lái)看，還是存在較大差別的。標(biāo)稱電壓首先就是電池標(biāo)稱電壓，人們已經(jīng)熟知的鉆酸鋰標(biāo)稱電壓為3.7V，這也是目前非常常見(jiàn)的一種鋰離子電池。而擁有更高電壓的錳酸鋰在近年來(lái)也被使用在一些手機(jī)和移動(dòng)電源產(chǎn)品中，而磷酸鐵鋰的標(biāo)稱電壓為3.2V，更低的電壓值在電路設(shè)計(jì)和檢測(cè)環(huán)節(jié)中需要使用特定的儀器才能夠更加精準(zhǔn)的檢測(cè)。充放電電壓其次為充放電電壓的區(qū)別，從上表中我們可以看出，鉆酸鋰和錳酸鋰的充電限制電壓均為4.2V，也就是說(shuō)在使用相同參數(shù)充電器的情況下，鉆酸鋰和錳酸鋰的充電器是可以通用的，而充電限制電壓為3.8V的磷酸鐵鋰電池需要單獨(dú)的充電器材能避免過(guò)高的充電電壓。體積比能量在相同體積的情況下，體積比能量越大的電池有著容量越高的優(yōu)勢(shì)，而在這項(xiàng)參數(shù)中，鉆酸鋰電芯的體積比能量以380-430Wh/L名列第一，而磷酸鐵鋰的體積比能量只有140-160Wh/L，這也就是前文所提到的體積問(wèn)題。而目前一些廠商會(huì)通過(guò)使用更加先進(jìn)的制作工藝來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，不過(guò)其制作成本會(huì)更加昂貴。安全性和材料降價(jià)空間安全能力始終是消費(fèi)者最為關(guān)注的，而磷酸鐵鋰憑借更寬曠的耐溫特性和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，讓其安全能力遠(yuǎn)高于鉆酸鋰和錳酸鋰電池。而其整體價(jià)格的降價(jià)空間也要比早已普及多時(shí)的另外兩種電池大。單節(jié)電芯使用首選如果對(duì)于目前電動(dòng)汽車等領(lǐng)域的發(fā)展來(lái)看，本篇文章中前半部分所提及到的一些關(guān)于磷酸鐵鋰電池的弱點(diǎn)，就不會(huì)那么明顯了。因?yàn)槟壳皩⒘姿徼F鋰電池用在移動(dòng)電源中的產(chǎn)品，通常都是使用單節(jié)電芯的設(shè)計(jì)方式，而不是電動(dòng)汽車中所使用的電池組模式。如果在使用單節(jié)磷酸鐵鋰電池的情況下，那么在未來(lái)移動(dòng)電源領(lǐng)域中，磷酸鐵鋰的發(fā)展空間非常廣闊，因?yàn)槠涓叩陌踩芰δ軌蜃屖褂谜卟槐卦趽?dān)心“隨身炸彈”問(wèn)題的出現(xiàn)，而支持大電流充電也能夠大幅縮短在充電時(shí)等待的時(shí)間。加上超長(zhǎng)的使用壽命，在實(shí)際使用時(shí)的成本則比鉆酸鋰和錳酸鋰更低?？偨Y(jié)：雖然磷酸鐵鋰有著眾多鉆酸鋰和錳酸鋰無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，不過(guò)在同容量的體積上，還是要大于多數(shù)普通移動(dòng)電源。如果在解決磷酸鐵鋰電池體積上的問(wèn)題之后，相信這種隨身攜帶類的配件產(chǎn)品則會(huì)受到更多廠商的加入。其實(shí)對(duì)于目前移動(dòng)電源領(lǐng)