磷酸鐵鋰電池充放電曲線和循環(huán)曲線

1、磷酸鐵鋰電池充放電曲線和循環(huán)曲線我公司生產(chǎn)的磷酸鐵鋰電池以其無毒、無污染, 高安全性，循環(huán)壽命長，充放電平臺穩(wěn)定等優(yōu)點受到鋰電池專家的關(guān)注。我公司所 生產(chǎn)的LiFeP04動力電池在國內(nèi)、外均處于領(lǐng)先水平，填補了國內(nèi)、外大功率磷酸 鐵鋰動力電池的空白，并獲得多項國家專利。10C充放電1000次循環(huán)容量衰減在25% 以內(nèi)，充放電平臺穩(wěn)定，安全性能優(yōu)良，可大電流充放電，完全解決了鉆酸鋰，錳 酸鋰等材料做動力型電池所存在的安全隱患和使用壽命問題。磷酸鐵鋰動力電池將取代鉛酸、鎳氫電池、鉆酸鋰和錳酸鋰鋰電池，引領(lǐng)汽車工業(yè)走進(jìn)綠色時代。？?我公司生產(chǎn)的磷酸鐵鋰18650 1200mAh勺電池充放電曲線和大電

2、流循環(huán)曲線如下：我公司生產(chǎn)的磷酸鐵鋰 CR123 500mAh的電池大電流循環(huán)曲線如下新型磷酸鐵鋰動力電池中心議題：磷酸鐵鋰電池的結(jié)構(gòu)與工作原理磷酸鐵鋰電池的放電特性及壽命磷酸鐵鋰電池的使用特點磷酸鐵鋰動力電池的應(yīng)用狀況自鋰離子電池問世以來，圍繞它的研究、開發(fā)工作一直不斷地進(jìn)行著，上世紀(jì) 90年 代末又開發(fā)出鋰聚合物電池，2002年后則推出磷酸鐵鋰動力電池。鋰離子電池內(nèi)部主要由正極、負(fù)極、電解質(zhì)及隔膜組成。正、負(fù)極及電解質(zhì)材料不 同及工藝上的差異使電池有不同的性能，并且有不同的名稱。目前市場上的鋰離子 電池正極材料主要是氧化鉆鋰（LiCoO2 ），另外還有少數(shù)采用氧化錳鋰（LiMn2O4） 及

3、氧化鎳鋰（LiNiO2）作正極材料的鋰離子電池，一般將后兩種正極材料的鋰離子電池 稱為“鋰錳電池 ”及“鋰鎳電池 ”。新開發(fā)的磷酸鐵鋰動力電池是用磷酸鐵鋰 （LiFePO4 ） 材料作電池正極的鋰離子電池，它是鋰離子電池家族的新成員。一般鋰離子電池的電解質(zhì)是液體的，后來開發(fā)出固態(tài)及凝膠型聚合物電解質(zhì)，則稱 這種鋰離子電池為鋰聚合物電池，其性能優(yōu)于液體電解質(zhì)的鋰離子電池。磷酸鐵鋰電池的全名應(yīng)是磷酸鐵鋰鋰離子電池，這名字太長，簡稱為磷酸鐵鋰電池。 由于它的性能特別適于作動力方面的應(yīng)用，則在名稱中加入 “動力 ”兩字，即磷酸鐵鋰 動力電池。也有人把它稱為 “鋰鐵（ LiFe ）動力電池 ”。采用 L

4、iFePO4 材料作正極的意義目前用作鋰離子電池的正極材料主要有： LiCoO2 、LiMn2O4 、LiNiO2 及 LiFePO4 。 這些組成電池正極材料的金屬元素中，鉆（Co）最貴，并且存儲量不多，鎳（Ni）、 錳（Mn）較便宜，而鐵（Fe）最便宜。正極材料的價格也與這些金屬的價格行情一 致。因此，采用 LiFePO4 正極材料做成的鋰離子電池應(yīng)是最便宜的。它的另一個特 點是對環(huán)境無污染。作為可充電電池的要求是：容量高、輸出電壓高、良好的充放電循環(huán)性能、輸出電 壓穩(wěn)定、能大電流充放電、電化學(xué)穩(wěn)定性能、使用中安全（不會因過充電、過放電 及短路等操作不當(dāng)而引起燃燒或爆炸）、工作溫度范圍寬、

5、無毒或少毒、對環(huán)境無 污染。采用 LiFePO4 作正極的磷酸鐵鋰電池在這些性能要求上都不錯，特別在大放 電率放電（510C放電）、放電電壓平穩(wěn)上、安全上（不燃燒、不爆炸）、壽命上（循環(huán)次數(shù)）、對環(huán)境無污染上，它是最好的，是目前最好的大電流輸出動力電池。LiFeP04電池的結(jié)構(gòu)與工作原理LiFePO4電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。左邊是橄欖石結(jié)構(gòu)的LiFePO4作為電池的正 極，由鋁箔與電池正極連接，中間是聚合物的隔膜，它把正極與負(fù)極隔開，但鋰離 子Li+可以通過而電子e-不能通過，右邊是由碳（石墨）組成的電池負(fù)極，由銅箔與 電池的負(fù)極連接。電池的上下端之間是電池的電解質(zhì)，電池由金屬外殼密閉封裝。

6、Lk (lMQni|POI fl JtUVK /圖1LiFePO4電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)LiFePO4電池在充電時，正極中的鋰離子Li+通過聚合物隔膜向負(fù)極遷移；在放電過程中，負(fù)極中的鋰離子Li+通過隔膜向正極遷移。鋰離子電池就是因鋰離子在充放電時來回遷移而命名的。LiFePO4電池主要性能 LiFeP04電池的標(biāo)稱電壓是 3.2V、終止充電電壓是 3.6V、終止放電壓是2.0V。由 于各個生產(chǎn)廠家采用的正、負(fù)極材料、電解質(zhì)材料的質(zhì)量及工藝不同，其性能上會 有些差異。例如同一種型號（同一種圭寸裝的標(biāo)準(zhǔn)電池），其電池的容量有較大差別（10% 20% ）。磷酸鐵鋰動力電池主要性能列于表 1。為了與其他可充電

7、電池的相比較， 也在表中列 出其他種類可充電電池性能。這里要說明的是，不同工廠生產(chǎn)的磷酸鐵鋰動力電池 在各項性能參數(shù)上會有一些差別；另外，有一些電池性能未列入，如電池內(nèi)阻、自 放電率、充放電溫度等。棗關(guān)故壩黑詢更電個虻阪E北也屯巴悽龍的觀抵一伽R3S科.電羽f理哦峻:均1.崢i總哎1 了li 31 1 71 A| Xr! & - 2M亠：2IEDI3C3&m A H電n-iin50&w電I?*日嗎豐iiil- ix1d幾：丄r20 =/lL.匚訴耳1 H人汕i-11 口11)5LmaI ：ChidJtml叭最5M；K刃底:和i2 Uh*就生丹五押耳C W A；GA g*有可圧審慢、StsH可陳

8、律掛-豈於咗tnK. R-S5M磷酸鐵鋰動力電池的容量有較大差別，可以分成三類：小型的零點幾到幾毫安時、 中型的幾十毫安時、大型的幾百毫安時。不同類型電池的同類參數(shù)也有一些差異。 這里再介紹一種目前應(yīng)用較廣的小型標(biāo)準(zhǔn)圓柱形封裝的磷酸鐵鋰動力電池的參數(shù)。 其外廓尺寸：直徑為18mm、高650mm （型號為18650）,其參數(shù)性能如表2所示表E歩出標(biāo)唯畫柱形封裝璘輩鐵睚動力電池頊目標(biāo)杵電壓3.2V熒止充電電壓3 & 0.05 V鍵止鍛歸赴壓2.CV內(nèi)阻30 7 80m n鍛丸充電電洗】7匚一鍛充電電說0 2 J c靈扛敢電電顯3 - IOC膽艇電電顯0.5匚工作逼血社聞充電；9-45- 敢電：-2

9、D“的弋岳有的廠冢為備兀典型的放電特性及壽命一種型號為STL18650的磷酸鐵鋰動力電池（容量為IIOOmAh ）在不同的放電率時 其放電特性如圖2所示。最小的放電率為0.5C，最大的放電率為10C，五種不同的 放電率形成一組放電曲線。由圖 2中可看出，不管哪一種放電率，其放電過程中電 壓是很平坦的（即放電電壓平穩(wěn)，基本保持不變），只有快到終止放電電壓時，曲 線才向下彎曲（放電量達(dá)到800mAh以后才出現(xiàn)向下彎曲）。在0.510C的放電率 范圍內(nèi)，輸出電壓大部分在2.73.2V范圍內(nèi)變化。這說明該電池有很好的放電特性。圖2STL18650的放電特性容量為lOOOmAh的STL18650在不同的

10、溫度條件下（從-20+40C）的放電曲線如圖3所示。如果在23 C時放電容量為100%，則在0C時的放電容量降為78% , 而在-20 C時降到65%，在+40 C放電時其放電容量略大于 100%。從圖3中可看出，STL18650磷酸鐵鋰電池可以在-20 C下工作，但輸出能量要降低35%左右。Mll A圖3STL18650在多溫度條件下的放電曲線STL18650的充放電循環(huán)壽命曲線如圖4所示。其充放電循環(huán)的條件是：以1C充電率充電，以2C放電率放電，歷經(jīng)570次充放電循環(huán)。從圖4的特性曲線可看出， 在經(jīng)過570次充放電循環(huán)，其放電容量未變，說明該電池有很高的壽命。a I il lifeqaow

11、 vyciv v nsMTHGxvrnmi（1Crn& GhArg* KtrnA 時迂fM&rf沖）圖4STL18650的充放電循環(huán)壽命曲線過放電到零電壓試驗采用STL18650 (IIOOmAh )的磷酸鐵鋰動力電池做過放電到零電壓試驗。試驗條件：用0.5C充電率將IIOOmAh的STL18650電池充滿，然后用1.0C放電率放電到電池電壓為0C。再將放到0V的電池分兩組：一組存放7天，另一組存放30天; 存放到期后再用0.5C充電率充滿，然后用1.0C放電。最后比較兩種零電壓存放期 不同的差別。試驗的結(jié)果是，零電壓存放 7天后電池?zé)o泄漏，性能良好，容量為 100% ;存放30 天后，無泄漏

12、、性能良好，容量為 98% ;存放30天后的電池再做3次充放電循環(huán)， 容量又恢復(fù)到100%。這試驗說明該電池即使出現(xiàn)過放電 (甚至到0V),并存放一定時間，電池也不泄漏、 損壞。這是其他種類鋰離子電池不具有的特性。磷酸鐵鋰電池的特點通過上述介紹， LiFePO4 電池可歸納下述特點。1高效率輸出：標(biāo)準(zhǔn)放電為25C、連續(xù)高電流放電可達(dá)10C，瞬間脈沖放電（10S）可達(dá)20C ;2高溫時性能良好：外部溫度65C時內(nèi)部溫度則高達(dá)95C,電池放電結(jié)束時溫度可 達(dá)160 C,電池的結(jié)構(gòu)安全、完好；3 即使電池內(nèi)部或外部受到傷害，電池不燃燒、不爆炸、安全性最好；4 極好的循環(huán)壽命，經(jīng) 500 次循環(huán)，其放

13、電容量仍大于 95%；5 過放電到零伏也無損壞；6 可快速充電；7 低成本；8 對環(huán)境無污染。磷酸鐵鋰動力電池的應(yīng)用由于磷酸鐵鋰動力電池具有上述特點，并且生產(chǎn)出各種不同容量的電池，很快得到 廣泛地應(yīng)用。它主要應(yīng)用領(lǐng)域有：1 大型電動車輛：公交車、電動汽車、景點游覽車及混合動力車等；2 輕型電動車：電動自行車、高爾夫球車、小型平板電瓶車、鏟車、清潔車、電動輪 椅等；3 電動工具：電鉆、電鋸、割草機等；4 遙控汽車、船、飛機等玩具；5 太陽能及風(fēng)力發(fā)電的儲能設(shè)備；6UPS 及應(yīng)急燈、警示燈及礦燈 （安全性最好 ）；7 替代照相機中 3V 的一次性鋰電池及 9V 的鎳鎘或鎳氫可充電電池 （尺寸完全相

14、同）；8 小型醫(yī)療儀器設(shè)備及便攜式儀器等。這里舉一個用磷酸鐵鋰動力電池替代鉛酸電池的應(yīng)用實例。采用 36V/10Ah（360Wh） 的鉛酸電池，其重量 12kg ，充一次電可行走約 50km ，充電次數(shù)約 100 次，使用時 間約 1 年。若采用磷酸鐵鋰動力電池， 采用同樣的 360Wh 能量（12 個 10Ah 電池串 聯(lián)組成），其重量約 4kg ，充電一次可行走 80km 左右，充電次數(shù)可達(dá) 1000 次，使 用壽命可達(dá)35年。雖然說磷酸鐵鋰動力電池的價格較鉛酸電池高得多，但總的經(jīng) 濟效果還是采用磷酸鐵鋰動力電池更好，并且在使用上更輕便。小型磷酸鐵鋰動力電池小型磷酸鐵鋰動力電池是標(biāo)準(zhǔn)的，有圓柱形及長方形。如圓柱型的型號有 18650 、2 6650 等。型號中前兩位是表示直徑，后兩位或三位表示高度（單位為 mm ），即 1 8650 的尺寸的直徑為 18，高度為 65。長方形的型號有 103450R 、183665R 等。其