安全稳定环保高效比亚迪铁电池技术解析【图】

白鹿阁 2014-02-06

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　　【太平洋汽车网技术频道】随着汽车工业的快速发展，化石能源在不断减少的同时汽车尾气给环境带来的污染也越来越严重。全球各大汽车企业不断推出自己的新能源动力车，比如天然气，氢能源，燃料电池等。在目前的燃料电池技术中，有一种新的电池技术——铁电池技术。

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　　目前国内外研究的铁电池有高铁电池和锂铁电池两种。高铁电池是一种以合成稳定的高铁酸盐(K2FeO4、BaFeO4等)作为高铁电池的正极材料制作的新型化学电池；而锂铁电池主要是磷酸铁锂电池，比其他一次电池（俗称干电池，是放电后不能再充电使其复原的电池）电压高0.2-0.4V，而且放电平稳、无污染、安全、性能优良。

【ET-Power铁电池】

● 什么是磷酸铁锂电池?

　　磷酸铁锂电池的全名应是磷酸铁锂锂离子电池，简称为磷酸铁锂电池，是用磷酸铁锂(LiFePO4)材料作电池正极的锂离子电池，是2002年后推出的产品，是锂离子电池家族的新成员。

【磷酸铁锂电池】

● 磷酸铁锂电池有什么特点?

　　磷酸铁锂电池是一种可充电电池，在容量高、输出电压高、良好的充放电循环性能、电化学稳定性能、使用中安全性能、工作温度范围宽、对环境无污染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)、对环境无污染上是最好的，是目前最好的大电流输出动力电池。比亚迪在第九届高交会前夕宣布“全球第一款可以用于汽车充电的铁电池已经在深圳诞生”，但据同济大学汽车学院副院长李理光透露“比亚迪的‘铁电池’就是磷酸铁锂电池”。

　　磷酸铁锂电池的内部结构如图所示。左边是橄榄石结构的LiFePO4作为电池的正极，由铝箔与电池正极连接，中间是聚合物的隔膜，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，右边是由碳(石墨)组成的电池负极，由铜箔与电池的负极连接。电池的上下端之间是电池的电解质，电池由金属外壳密闭封装。

【磷酸铁锂电池的内部结构】

　　磷酸铁锂电池在充电时，正极中的锂离子Li+通过聚合物隔膜向负极迁移；在放电过程中，负极中的锂离子Li+通过隔膜向正极迁移。锂离子电池就是因锂离子在充放电时来回迁移而命名的。

【磷酸铁锂电池充放电过程】

● 磷酸铁锂电池性能与其他电池性能的比较

磷酸铁锂电池性能及其他电池性能的对比
	一般锂离子电池	锂离子动力电池	磷酸铁锂电池	镍氢电池
标准电压V	3.6或3.7	3.6或3.7	3.2	1.2
工作电压范围V	3.0-4.2	3.0-4.2	3.0-3.3	1.0-1.4
单位质量容量mAb/g	180	130	130	80
单位重量能量Wb/kg	90-110	60-75	60-75	50-60
单位体积能量Wb/l	280-300	220-240	220-240	200-220
最佳充电率C	0.2-0.5	0.5-1.0	0.5-1.5	0.2-0.5
工作放电率CmA	1	2	2	0.5
最大放电率CmA	1.5	5	10	2
瞬间大电流脉冲CmA(10s)	2	10	20	3
循环寿命(2CmA充电)	100次	300次	500次	50次
大电流放电时循环寿命(5CmA充电)	-	300次	300次	10次
安全	有可能大燃烧、爆炸	有可能燃烧、爆炸	不燃烧不爆炸	有可能燃烧
零电压储存30天	泄露、损伤	泄露、损伤	无损伤	泄露、损伤

　　说明：不同工厂生产的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。

　　通过比较可知，磷酸锂铁电池能高效率输出。标准放电为2C、连续高电流放电可达10C，瞬间脉冲放电(10S)可达20C；电池不燃烧、不爆炸、安全性最好；有较好的循环寿命，经500次循环，其放电容量仍大于95%；可快速充电，并且对环境无污染。

【磷酸铁锂电池有良好的使用性能】

● 磷酸铁锂电池有什么优势?

　　磷酸铁锂电池是用来做锂离子二次电池(又称为充电电池，是指在电池放电后可通过充电的方式使活性物质激活而继续使用的电池)的，现在主要方向是动力电池，相对NI-H，Ni-Cd 电池有很大优势。

　　安全磷酸铁锂的安全性能是目前所有的材料中最好的。当然它和其它磷酸盐的安全性能也基本一样，用磷酸铁锂做电池，绝对不用担心爆炸问题的存在。

【深圳5·26交通事故中烧毁的比亚迪e6纯电动车】

　　稳定性高 包括高温充电的容量稳定性好，储存性能好等。这点是最大的优点，在所有知道的材料中，也是最好的。

　　绿色环保 对于干电池的污染相信各位在小学《自然》课本中就早已知道。铅酸电池中存在着大量的铅，在其废弃后若处理不当，将对环境够成二次污染。但是磷酸铁锂电池不含任何重金属与稀有金属(镍氢电池需稀有金属)，无毒(SGS认证通过)，无污染，符合欧洲RoHS规定，为绝对的绿色环保电池证。

　　价格便宜 目前市场上的锂离子电池正极材料主要是氧化钴锂(LiCoO2)，另外还有少数采用氧化锰锂(LiMn2O4)及氧化镍锂(LiNiO2)作正极材料的锂离子电池，一般将后两种正极材料的锂离子电池称为“锂锰电池”及“锂镍电池”。采用LiFePO4正极材料做成的锂离子电池应是最便宜的。

部分组成电池正极材料的金属价格行情
金属名称	材质	价格	单位
钴	1#	209,000-215,000	元/吨
镍	电解镍1#	127,500	元/吨
锰	电解锰	14,000	元/吨
铁	炼钢铁	2,750-2,800	元/吨

　　由此比较可见采用LiFePO4正极材料做成的锂离子电池应是最便宜的。

● 磷酸铁锂电池也有其缺点

　　例如低温性能差，正极材料振实密度(指在规定条件下容器中的粉末经振实后所测得的单位容积的质量)小，等容量的磷酸铁锂电池的体积要大于钴酸锂等锂离子电池，因此在微型电池方面不具有优势。而用于动力电池时，磷酸铁锂电池和其他电池一样，需要面对电池一致性问题。单体磷酸铁锂电池寿命目前超过2000次，但电池组的寿命会大打折扣，有可能是500次。因为电池组是由大量单体电池串并而成，电池组整体寿命取决于寿命最短的那颗电池。