磷酸铁锂电池充放电曲线和循环曲线.docx

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磷酸铁锂电池充放电曲线和循环曲线

磷酸铁锂电池充放电曲线与循环曲线我公司生产得磷酸铁锂电池以其无毒、无污染,高安全性,循环寿命长,充放电平台稳定等优点受到锂电池专家得关注。

我公司所生产得ＬiＦePＯ4动力电池在国内、外均处于领先水平,填补了国内、外大功率磷酸铁锂动力电池得空白,并获得多项国家专利。

10C充放电1０0０次循环容量衰减在25%以内,充放电平台稳定,安全性能优良,可大电流充放电,完全解决了钴酸锂,锰酸锂等材料做动力型电池所存在得安全隐患与使用寿命问题。

磷酸铁锂动力电池将取代铅酸、镍氢电池、钴酸锂与锰酸锂锂电池,引领汽车工业走进绿色时代。

   　我公司生产得磷酸铁锂1865０-１200mＡh得电池充放电曲线与大电流循环曲线如下:

我公司生产得磷酸铁锂CR123A—500ｍＡh得电池大电流循环曲线如下

新型磷酸铁锂动力电池

中心议题:

∙磷酸铁锂电池得结构与工作原理

∙磷酸铁锂电池得放电特性及寿命

∙磷酸铁锂电池得使用特点

∙磷酸铁锂动力电池得应用状况　

自锂离子电池问世以来,围绕它得研究、开发工作一直不断地进行着,上世纪90年代末又开发出锂聚合物电池,200２年后则推出磷酸铁锂动力电池。

ﻫﻫ锂离子电池内部主要由正极、负极、电解质及隔膜组成。

正、负极及电解质材料不同及工艺上得差异使电池有不同得性能,并且有不同得名称。

目前市场上得锂离子电池正极材料主要就是氧化钴锂（ＬiCoO2）,另外还有少数采用氧化锰锂（LiMn2Ｏ4）及氧化镍锂（LiNｉO2）作正极材料得锂离子电池,一般将后两种正极材料得锂离子电池称为“锂锰电池”及“锂镍电池”、新开发得磷酸铁锂动力电池就是用磷酸铁锂（LiFePO4）材料作电池正极得锂离子电池,它就是锂离子电池家族得新成员。

一般锂离子电池得电解质就是液体得,后来开发出固态及凝胶型聚合物电解质,则称这种锂离子电池为锂聚合物电池,其性能优于液体电解质得锂离子电池。

ﻫﻫ磷酸铁锂电池得全名应就是磷酸铁锂锂离子电池,这名字太长,简称为磷酸铁锂电池。

由于它得性能特别适于作动力方面得应用,则在名称中加入“动力"两字,即磷酸铁锂动力电池。

也有人把它称为“锂铁（LiFe）动力电池”、ﻫ

采用ＬiFeＰO4材料作正极得意义

目前用作锂离子电池得正极材料主要有:

ＬiCoO2、LｉMn2O4、LiNiO2及LiFePO4、这些组成电池正极材料得金属元素中,钴（Ｃｏ）最贵,并且存储量不多,镍（Nｉ）、锰（Mｎ）较便宜,而铁（Fe）最便宜。

正极材料得价格也与这些金属得价格行情一致。

因此,采用LiFeＰＯ４正极材料做成得锂离子电池应就是最便宜得。

它得另一个特点就是对环境无污染。

ﻫ作为可充电电池得要求就是:

容量高、输出电压高、良好得充放电循环性能、输出电压稳定、能大电流充放电、电化学稳定性能、使用中安全（不会因过充电、过放电及短路等操作不当而引起燃烧或爆炸）、工作温度范围宽、无毒或少毒、对环境无污染、采用ＬiFePO4作正极得磷酸铁锂电池在这些性能要求上都不错,特别在大放电率放电（5～10C放电）、放电电压平稳上、安全上（不燃烧、不爆炸）、寿命上（循环次数）、对环境无污染上,它就是最好得,就是目前最好得大电流输出动力电池、

ﻫLiFｅＰO4电池得结构与工作原理ﻫ

ＬiFePO4电池得内部结构如图1所示、左边就是橄榄石结构得LiFePO4作为电池得正极,由铝箔与电池正极连接,中间就是聚合物得隔膜,它把正极与负极隔开,但锂离子Ｌi+可以通过而电子e-不能通过,右边就是由碳（石墨）组成得电池负极,由铜箔与电池得负极连接。

电池得上下端之间就是电池得电解质,电池由金属外壳密闭封装。

ﻫ

ﻫ图1LｉFｅＰO４电池内部结构ﻫﻫＬiFｅPＯ４电池在充电时,正极中得锂离子Li+通过聚合物隔膜向负极迁移;在放电过程中,负极中得锂离子Li+通过隔膜向正极迁移。

锂离子电池就就是因锂离子在充放电时来回迁移而命名得。

ﻫLiFePO4电池主要性能

LiFｅPO4电池得标称电压就是3、2V、终止充电电压就是3。

６V、终止放电压就是2。

0V。

由于各个生产厂家采用得正、负极材料、电解质材料得质量及工艺不同,其性能上会有些差异。

例如同一种型号（同一种封装得标准电池）,其电池得容量有较大差别（１０%~2０％）。

ﻫﻫ磷酸铁锂动力电池主要性能列于表1。

为了与其她可充电电池得相比较,也在表中列出其她种类可充电电池性能。

这里要说明得就是,不同工厂生产得磷酸铁锂动力电池在各项性能参数上会有一些差别;另外,有一些电池性能未列入,如电池内阻、自放电率、充放电温度等、

ﻫ磷酸铁锂动力电池得容量有较大差别,可以分成三类:

小型得零点几到几毫安时、中型得几十毫安时、大型得几百毫安时。

不同类型电池得同类参数也有一些差异、这里再介绍一种目前应用较广得小型标准圆柱形封装得磷酸铁锂动力电池得参数。

其外廓尺寸:

直径为1８mm、高6５０mm（型号为18650）,其参数性能如表2所示。

ﻫ

ﻫ

典型得放电特性及寿命ﻫ

一种型号为STL18650得磷酸铁锂动力电池（容量为１100mAｈ）在不同得放电率时其放电特性如图２所示。

最小得放电率为0.５C,最大得放电率为10C,五种不同得放电率形成一组放电曲线。

由图2中可瞧出,不管哪一种放电率,其放电过程中电压就是很平坦得（即放电电压平稳,基本保持不变）,只有快到终止放电电压时,曲线才向下弯曲（放电量达到800mAh以后才出现向下弯曲）。

在0。

５～１0C得放电率范围内,输出电压大部分在2。

7～3。

2V范围内变化。

这说明该电池有很好得放电特性。

ﻫﻫ

ﻫ图2STL１86５0得放电特性

ﻫ容量为1000mAｈ得ＳTＬ１8６５0在不同得温度条件下（从-20~+40℃）得放电曲线如图3所示。

如果在2３℃时放电容量为10０％,则在0℃时得放电容量降为7８％,而在—20℃时降到65％,在+40℃放电时其放电容量略大于１00％、ﻫ从图3中可瞧出,STL18650磷酸铁锂电池可以在-20℃下工作,但输出能量要降低35%左右、ﻫﻫﻫ

ﻫ图3STL1865０在多温度条件下得放电曲线ﻫ

ＳTL18６50得充放电循环寿命曲线如图4所示、其充放电循环得条件就是:

以1C充电率充电,以２C放电率放电,历经57０次充放电循环。

从图4得特性曲线可瞧出,在经过５70次充放电循环,其放电容量未变,说明该电池有很高得寿命。

ﻫ

图４SＴL18650得充放电循环寿命曲线ﻫﻫ过放电到零电压试验

采用STＬ1８65０（11０0mAｈ）得磷酸铁锂动力电池做过放电到零电压试验。

试验条件:

用0.5C充电率将１100mＡh得STL18６５0电池充满,然后用1．0Ｃ放电率放电到电池电压为0Ｃ、再将放到0V得电池分两组:

一组存放7天,另一组存放3０天;存放到期后再用0.5C充电率充满,然后用１.0Ｃ放电、最后比较两种零电压存放期不同得差别。

ﻫ

试验得结果就是,零电压存放7天后电池无泄漏,性能良好,容量为10０％;存放30天后,无泄漏、性能良好,容量为98％;存放３0天后得电池再做3次充放电循环,容量又恢复到1０0%。

ﻫ

这试验说明该电池即使出现过放电（甚至到0V）,并存放一定时间,电池也不泄漏、损坏、这就是其她种类锂离子电池不具有得特性。

磷酸铁锂电池得特点

通过上述介绍,LiFｅPO4电池可归纳下述特点。

ﻫ1高效率输出:

标准放电为2~5C、连续高电流放电可达１０C,瞬间脉冲放电（1０Ｓ）可达２0C;

2高温时性能良好:

外部温度65℃时内部温度则高达９５℃,电池放电结束时温度可达160℃,电池得结构安全、完好;

3即使电池内部或外部受到伤害,电池不燃烧、不爆炸、安全性最好;

4极好得循环寿命,经500次循环,其放电容量仍大于９５%;ﻫ５过放电到零伏也无损坏;ﻫ6可快速充电;ﻫ７低成本;

８对环境无污染。

ﻫ

磷酸铁锂动力电池得应用

ﻫ由于磷酸铁锂动力电池具有上述特点,并且生产出各种不同容量得电池,很快得到广泛地应用。

它主要应用领域有:

ﻫ１大型电动车辆:

公交车、电动汽车、景点游览车及混合动力车等;ﻫ２轻型电动车:

电动自行车、高尔夫球车、小型平板电瓶车、铲车、清洁车、电动轮椅等;ﻫ3电动工具:

电钻、电锯、割草机等;

４遥控汽车、船、飞机等玩具;

5太阳能及风力发电得储能设备;ﻫ6ＵPＳ及应急灯、警示灯及矿灯（安全性最好）;

7替代照相机中3V得一次性锂电池及９V得镍镉或镍氢可充电电池（尺寸完全相同）;

8小型医疗仪器设备及便携式仪器等。

ﻫ这里举一个用磷酸铁锂动力电池替代铅酸电池得应用实例。

采用3６V／10Ａh（360Wｈ）得铅酸电池,其重量12ｋg,充一次电可行走约50kｍ,充电次数约100次,使用时间约1年、若采用磷酸铁锂动力电池,采用同样得３６0Wh能量（12个１0Ａh电池串联组成）,其重量约4kｇ,充电一次可行走８0km左右,充电次数可达10００次,使用寿命可达3～5年。

虽然说磷酸铁锂动力电池得价格较铅酸电池高得多,但总得经济效果还就是采用磷酸铁锂动力电池更好,并且在使用上更轻便、ﻫﻫ小型磷酸铁锂动力电池

小型磷酸铁锂动力电池就是标准得,有圆柱形及长方形。

如圆柱型得型号有１８650、26６5０等。

型号中前两位就是表示直径,后两位或三位表示高度（单位为mｍ）,即1８650得尺寸得直径为18,高度为６5。

长方形得型号有1０３450Ｒ、１８３66５R等。

其前两位就是电池得厚度、中间两位就是电池得宽度,后两位就是电池得长度（单位为mm）。

电池生产工厂往往在型号前加三个英文字母作厂标,例如型号为×××18650。

ﻫ结语

磷酸铁锂动力电池就是一种新型动力电池,由于其性能优良,受到各方面得重视、我国现在已有一些工厂生产磷酸铁锂电池正极材料及生产各种不同容量得磷酸铁锂动力电池。

由于生产时间不长,规模还不大,造成供不应求得情况、不过,这种情况可望在2～3年内得到改变,磷酸铁锂动力电池将更便宜,并且其应用将更普遍。