五、知识产权问题 。最早的有关磷酸铁锂专利申请在1993年6月25日由F X MITTERMAIER & SOEHNE OHG (DE)获得,并于同年8月19日公布申请结果 。磷酸铁锂的基础专利被美国德州大学所有,而碳包覆专利被加拿大人所申请 。这两个基础性专利是无法绕过去的,如果成本中计算上专利使用费的话,那产品成本将会进一步提高 。
此外,从研发和生产锂离子电池的经验来看,日本是锂离子电池最早商业化的国家,并且一直占据着高端锂离子电池市场 。而美国尽管在一些基础研究上领先,但是到目前为止还没有一家大型锂离子电池生产企业 。因此,日本选择改性锰酸锂作为动力型锂离子电池正极材料更有其道理 。即使是在美国,利用磷酸铁锂和锰酸锂作为动力型锂离子电池正极材料的厂家也是各占一半,联邦政府也是同时支持这两种体系的研发 。鉴于磷酸铁锂存在的上述问题,很难作为动力型锂离子电池的正极材料在新能源汽车等领域获得广泛应用 。如果能够解决锰酸锂存在的高温循环与储存性能差的难题,凭借其低成本与高倍率性能的优势,在动力型锂离子电池中的应用将有巨大的潜力 。
磷酸铁锂电池工作原理【磷酸铁锂电池是什么】磷酸铁锂电池的全名是磷酸铁锂锂离子电池,简称为磷酸铁锂电池 。由于它的性能特别适于作动力方面的应用,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” 。
意义
金属交易市场,钴(Co)最贵,并且存储量不多,镍(Ni)、锰(Mn)较便宜,而铁(Fe)最便宜 。正极材料的价格也与这些金属的价格行情一致 。因此,采用LiFePO4正极材料做成的锂离子电池应是最便宜的 。它的另一个特点是对环境无污染 。
作为充电电池的要求是:容量高、输出电压高、良好的充放电循环性能、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作正极的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,它是最好的,是目前最好的大电流输出动力电池 。
结构与工作原理
LiFePO4电池的内部结构 。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 。
LiFePO4电池内部结构
LiFePO4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 。
主要性能
LiFePO4电池的标称电压是3.2V、终止充电电压是3.6V、终止放电压是2.0V 。由于各个生产厂家采用的正、负极材料、电解质材料的质量及工艺不同,其性能上会有些差异 。例如同一种型号(同一种封装的标准电池),其电池的容量有较大差别(10%~20%) 。
磷酸铁锂动力电池主要性能列于表1 。为了与其他可充电电池的相比较,也在表中列出其他种类可充电电池性能 。这里要说明的是,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 。
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