锂离子电池磷酸铁锂 lifep04

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1、.磷酸铁锂的前景如何?磷酸铁锂电池（是指以磷酸（亚）铁锂电池为正极材料的一类锂离子电池，下同）以其长寿命、相对高的安全性、材料来源广泛等突出特点，为业界关注，以往从事小型动力用铅酸电池的厂家也纷纷进入这一行业。但两年下来，好多厂家步履艰难。主要原因是市场不成熟、产品不成熟（这和产品实际运行寿命、可靠性、安全性等不能满足市场需求，价格偏高等因素相关）。突然爆发的经济危机更加深了这些厂家的困境。我们不禁要问，磷酸铁锂电池是否真正具有替代性的优势？这种优势是否真正属于用户需要的？优势能够维持多久？磷酸铁锂的安全性令人期待。但是把磷酸铁锂放入传统的锂离子电池

2、的工作体系内，其安全性让人担心。首先我们担心的是负极，在富锂的情况下，采用碳材料的负极是不稳定的。尽管正极一般情况下不会析氧催化这种放热的反应，但是在极端情况下，仍会有外界的氧、水等可能进入电池加速放热反应，当这种反应不能遏制时，爆炸是不可避免的。当然，有人在研究更稳定的负极材料，但是往往是以牺牲比能量为代价的。再说磷酸铁锂的寿命。我感受到磷酸铁锂正极的长寿命，经历1200次1C充放循环的磷酸铁锂电池的正极无任何变化，由于负极锂枝晶的大量聚集导致了电池的失效。我只能把这个失效原因归结于电解液体系与负极体系的匹配性问题。做了很多种电池，包括铅酸、镉镍、

3、燃料电池、超级电容器等，能够在这么多次循环后保持稳定的电极材料我还是前所未见的。因此我认为，当克服了磷酸铁锂电池的其他弱点后，趋于理性的市场最终会选择寿命长久的电源品种的。磷酸铁锂电池的低温性能是令人担心的。尽管人们通过各种方法（例如锂位、铁位、甚至磷酸位的掺杂改善离子和电子导电性能，通过改善一次或二次颗粒的粒径及形貌控制有效反应面积、通过加入额外的导电剂增加电子导电性等）改善磷酸铁锂的低温性能，但是磷酸铁锂材料的固有特点，决定其低温性能劣于锰酸锂等其他正极材料。一般情况下，对于单只电芯（注意是单只而非电池组，对于电池组而言，实测的低温性能可能会略高

4、，这与散热条件有关）而言，其0℃时的容量保持率约60～70％，－10℃时为40～55％，－20℃时为20～40％。这样的低温性能显然不能满足动力电源的使用要求的。当前一些厂家通过改进电解液体系、改进正极配方、改进材料性能和改善电芯结构设计等使磷酸铁锂的低温性能有所提升，但还未真正满足需求。针对普通的动力型应用，对大电流性能要求并不太高。一般5C放电足够应付大多数动力电源的需求了。这一方面，磷酸铁锂电池的性能还能够满足要求。但需要说明的是，上述的5C放电应该是瞬间的。我认为磷酸铁锂电池最适合的充放电倍率是0.2C~1C，在这一充放电方式下工作，磷酸铁锂

5、电池可以获得较高的循环寿命。磷酸铁锂电池的另一突出优势是其优异的耐过充性能，由于其工作电压低、氧析出温度高，决定其耐过充性能好。我们的产品曾经在一个用户处过充了24小时以上（用户误操作将极性接反），电池仅是鼓胀发热，并未爆炸。这次事故除了让我们反省自己的保护电路应付极端情况的保护措施应该完善外，更让我们对磷酸铁锂电池的耐过充性能有了深刻的认识。最后说一下一致性的问题，对于多串多并的锂离子电池组而言，其配组后的一致性十分重要。我们可以设想几种情况会使电池组在使用过程中的一致性变差：1．研究.电芯自身的差异性。这种差异性有些是可以在出厂前的检测过程中发现

6、，有些是需要多个循环后方可以表现出来。有些差异性表现为个别的异常，有些表现为散差较大。个别的异常我们可以剔除，但由于过程能力所限，当散差不能够控制，考虑到成品率，不得不放宽配组条件，此时，配组后的一致性会变差。在配组需考虑的诸多因素中，我们必须选择其中的几个关键因素作为主要条件，适当放宽其他条件，使配组成为可能。在这些关键因素中，我们不得不选择放电容量（建议放电倍率接近用户使用的倍率）、恒流段充电容量、自放电率、恢复电压等、内阻（这方面欢迎大家讨论）等，但其他的因素是否更重要呢？我们在探索中。在探索的过程中，我们需要不断的模拟用户的使用状态，同时不断

7、加深对我们电芯特性的认知。2．使用条件的影响。这种影响在放电、充电、搁置三个阶段中存在。首先说放电：a)放电：当前多数的保护线路都是控制放电的终止电压，也就是有任何一个单体（这种说法可能不会涵盖所有的串并联方式和控制方式）电压达到规定的放电终止电压时，关断放电回路对应的mosfet管。我们知道，电动车或电动汽车的控制电路也设置了低压保护点，这个低压保护是控制整组的放电电压的。电池组自身的单格保护功能是为了应付极端情况的，因此我们希望电动车的控制器的终止电压（欠压值）应高于n×终止电压，这样可以确保多数情况电池组内任何一个单格都未放电到终止电压。这样对

8、落后单格在其后的循环中的恶化会有所改善。另外，由于电池组内部温度的不均衡性，也会导致异常落后的单格出现，再考