磷酸鐵鋰電池正極材料的優(yōu)缺點和重要性

來源：存能電氣  日期：2019-04-02 14:33  瀏覽量：次

　　磷酸鐵鋰電池正極材料的優(yōu)缺點和重要性.隨著哥本哈根會議的結(jié)束，減排、低碳成為了當(dāng)前的熱點詞匯。中國政府在會上做出了一個明確的減排目標(biāo)，因此，磷酸鐵鋰電池的發(fā)展前景非常開闊。然而您了解磷酸電池嗎?知道磷酸鐵鋰電池正極材料的優(yōu)缺點嗎?今天存能電氣小編就帶您了解一下。

　　什么是磷酸鐵鋰電池及其特點?

　　磷酸鐵鋰電池，是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。鐵鋰電池的全名是磷酸鐵鋰鋰離子電池，由于其性能特別適合于動力方面的應(yīng)用，因而也有人叫它“鋰鐵動力電池”。鋰離子電池的正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。其中鈷酸鋰是目前絕大多數(shù)鋰離子電池使用的正極材料。

　　磷酸鐵鋰電池是一種新型鋰離子電池電極材料，是性能卓越的新一代綠色高能電池，已成為高新技術(shù)發(fā)展的重點之一。它的特點是高電壓、高容量、低消耗、無記憶效應(yīng)、體積小、內(nèi)阻小、自放電少、循環(huán)次數(shù)多，價格低廉，無毒性，不會造成環(huán)境污染。因其上述特點，磷酸鐵鋰電池已應(yīng)用到移動電話、筆記本電腦、攝像機、數(shù)碼相機等眾多民用及軍事領(lǐng)域。世界各國正競相實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。但是其能量密度低，影響電容量。

　　目前主要的生產(chǎn)方法為高溫固相合成法，產(chǎn)品指標(biāo)比較穩(wěn)定。目前鋰離子電池還是以小容量、低功率電池為主。

　　磷酸鐵鋰電池的材料有哪些?

　　磷酸鐵鋰電池的正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。其中鈷酸鋰是目前絕大多數(shù)鋰離子電池使用的正極材料。

　　磷酸鐵鋰電池正極的性能優(yōu)點

　　1.高能量密度：其理論比容量為170mAh/g，產(chǎn)品實際比容量可超過140mAh/g(0.2C,25°C);

　　2.安全無污染：是目前最安全的鋰離子電池正極材料;不含任何對人體有害的重金屬元素;符合歐洲RoHS規(guī)定，為絕對的綠色環(huán)保電池證;

　　3.壽命長：在100%DOD條件下，可以充放電2000次以上;磷酸鐵鋰電池的使用壽命與其使用溫度息息相關(guān)，使用溫度過低或者過高在其充放電過程及使用過程均產(chǎn)生極大不良隱患;

　　4.充電性能：磷酸鐵鋰正極材料的鋰電池，可以使用大倍率充電，最快可在1小時內(nèi)將電池充滿;

　　5.重量輕:同等規(guī)格容量的磷酸鐵鋰電池的體積是鉛酸電池體積的2/3，重量是鉛酸電池的1/3;

　　磷酸鐵鋰電池正極材料的缺點

　　當(dāng)然，一種材料是否具有應(yīng)用發(fā)展?jié)摿?，除了關(guān)注其優(yōu)點外，該材料是否具有根本性的缺陷也至關(guān)重要。

　　國內(nèi)目前普遍選擇磷酸鐵鋰作為動力型鋰離子電池的正極材料，從政府、科研機構(gòu)、企業(yè)甚至是證券公司等市場分析員都看好這一材料，將其作為動力型鋰離子電池的發(fā)展方向。分析其原因，主要有下列兩點：首先是受到美國研發(fā)方向的影響，美國Valence與A123公司最早采用磷酸鐵鋰做鋰離子電池的正極材料。其次是國內(nèi)一直沒有制備出可供動力型鋰離子電池使用的具有良好高溫循環(huán)與儲存性能的錳酸鋰材料。但磷酸鐵鋰也存在不容忽視的根本性缺陷，歸結(jié)起來主要有以下兩點：

　　1、導(dǎo)電性差。這個問題是其最關(guān)鍵的問題。磷酸鐵鋰電池之所以還沒有大范圍的應(yīng)用，這是一個主要的問題。但是，這個問題目前已經(jīng)可以得到完美的解決：就是添加C或其它導(dǎo)電劑。實驗室報道可以達(dá)到160mAh/g以上的比容量。

　　2、振實密度較低。一般只能達(dá)到1.3-1.5g/ml，低的振實密度可以說是磷酸鐵鋰的最大缺點。這一缺點決定了它在小型電池如手機電池等沒有優(yōu)勢。即使它的成本低，安全性能好，穩(wěn)定性好，循環(huán)次數(shù)高，但如果體積太大，也只能小量的取代鈷酸鋰。這一缺點在動力電池方面不會突出。因此，磷酸鐵鋰主要是用來制作動力電池。

　　磷酸鐵鋰電池正極材料的發(fā)展前景

　　從長期來看，中國發(fā)展低碳經(jīng)濟是必然的選擇。在此大的背景下相當(dāng)一部分行業(yè)為了保持相對平穩(wěn)的經(jīng)濟增長，必然要尋求減排技術(shù)上的重大突破。因此未來中國新能源領(lǐng)域需要技術(shù)上取得突破性的進(jìn)展才能完成2020年的減排指標(biāo)。

　　對于一些發(fā)達(dá)國家來說，由于他們的能源結(jié)構(gòu)相對“清潔”，低碳與節(jié)能關(guān)聯(lián)比較密切?；谥袊壳八幍某鞘谢c工業(yè)化共同推進(jìn)的經(jīng)濟發(fā)展階段，其能源需求具有明顯的剛性特征，即與經(jīng)濟快速發(fā)展同步增長的高能源電力需求。對于中國以煤為主的能源結(jié)構(gòu)，降低單位GDP碳強度很大程度上就是通過增加清潔能源，減少單位GDP煤炭消費量，這就需要改變當(dāng)前國內(nèi)現(xiàn)有能源結(jié)構(gòu)，發(fā)展新能源結(jié)構(gòu)。

　　因此，隨著低碳經(jīng)濟技術(shù)、清潔能源技術(shù)等新技術(shù)的推廣與應(yīng)用，GDP的增加將不完全與碳排放成比例，同時為進(jìn)一步實現(xiàn)中國減排目標(biāo)提供有力支撐。

　　綜上所述，國內(nèi)磷酸鐵鋰電池材料具有廣闊的市場空間，同時對于鋰離子電池的快速發(fā)展是一次難得的機遇。雖然發(fā)展中仍存在諸多問題，但是相信不久的將來，通過各企業(yè)的共同努力，一定能促進(jìn)中國磷酸鐵鋰電池行業(yè)的長足發(fā)展。