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帶你正确解讀磷酸鐵股票配资世界的工作原理、性能及

来源:寶鄂    2019-02-14 15:50    點擊量:

磷酸鐵股票配资世界其實是一種锂離子電池的正極材料,所以人們才會以它的正極材料为其命名为磷酸鐵股票配资世界。

  關于磷酸鐵股票配资世界的詳解磷酸鐵股票配资世界的全名是磷酸鐵锂锂離子電池,这名字太長,簡稱为磷酸鐵股票配资世界。由于它的性能特别适于作动力方面的應用,則在名稱中加入“动力”兩字,即磷酸鐵锂动力電池。也有人把它稱为“锂鐵(LiFe)动力電池。

 帶你正确解讀磷酸鐵股票配资世界的工作原理、性能及其优缺點

  工作原理

  磷酸鐵股票配资世界,是指用磷酸鐵锂作为正極材料的锂離子電池。锂離子電池的正極材料主要有钴酸锂、錳酸锂、鎳酸锂、三元材料、磷酸鐵锂等。其中钴酸锂是目前絕大多數锂離子電池使用的正極材料。

  意義

  金屬交易市場,钴(Co)最貴,并且存儲量不多,鎳(Ni)、錳(Mn)較便宜,而鐵(Fe)存儲量較多。正極材料的价格也與这些金屬的价格行情一致。因此,采用LiFePO4正極材料做成的锂離子電池應是挺便宜的。它的另一個特點是對環境環保無污染。

  作为充電電池的要求是:容量高、輸出電壓高、良好的充放電循環性能、輸出電壓穩定、能大電流充放電、電化学穩定性能、使用中安全(不會因過充電、過放電及短路等操作不當而引起燃燒或爆炸)、工作溫度範圍寬、無毒或少毒、對環境無污染。采用LiFePO4作正極的磷酸鐵股票配资世界在这些性能要求上都不錯,特别在大放電率放電(5~10C放電)、放電電壓平穩上、安全上(不燃燒、不爆炸)、壽命上(循環次數)、對環境無污染上,它是最好的,是目前最好的大電流輸出动力電池。

  結構與工作原理

  LiFePO4作为電池的正極,由鋁箔與電池正極連接,中間是聚合物的隔膜,它把正極與負極隔開,但锂離子Li可以通過而電子e-不能通過,右邊是由碳(石墨)組成的電池負極,由銅箔與電池的負極連接。電池的上下端之間是電池的電解質,電池由金屬外殼密閉封裝。

  LiFePO4電池在充電時,正極中的锂離子Li通過聚合物隔膜向負極遷移;在放電過程中,負極中的锂離子Li通過隔膜向正極遷移。锂離子電池就是因锂離子在充放電時来回遷移而命名的。

  主要性能

  LiFePO4電池的标稱電壓是3.2V、終止充電電壓是3.6V、終止放電壓是2.0V。由于各個生産廠家采用的正、負極材料、電解質材料的質量及工藝不同,其性能上會有些差異。例如同一種型号(同一種封裝的标準電池),其電池的容量有較大差别(10%~20%)。

  这里要說明的是,不同工廠生産的磷酸鐵锂动力電池在各項性能參數上會有一些差别;另外,有一些電池性能未列入,如電池内阻、自放電率、充放電溫度等。

  磷酸鐵锂动力電池的容量有較大差别,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也有一些差異。

  過放電到零電壓試验:

  采用STL18650(1100mAh)的磷酸鐵锂动力電池做過放電到零電壓試验。試验條件:用0.5C充電率将1100mAh的STL18650電池充滿,然後用1.0C放電率放電到電池電壓为0C。再将放到0V的電池分兩組:一組存放7天,另一組存放30天;存放到期後再用0.5C充電率充滿,然後用1.0C放電。最後比較兩種零電壓存放期不同的差别。

  試验的結果是,零電壓存放7天後電池無洩漏,性能良好,容量为100%;存放30天後,無洩漏、性能良好,容量为98%;存放30天後的電池再做3次充放電循環,容量又恢複到100%。

  这試验說明該磷酸鐵股票配资世界即使出現過放電(甚至到0V),并存放一定時間,電池也不洩漏、損壞。这是其他種類锂離子電池不具有的特性。

  优勢

  1、安全性能的改善

  磷酸鐵锂晶體中的P-O鍵穩固,難以分解,即便在高溫或過充時也不會像钴酸锂一樣結構崩塌發熱或是形成強氧化性物質,因此擁有良好的安全性。有報告指出,實際操作中針刺或短路實验中發現有小部分樣品出現燃燒現象,但未出現一例爆炸事件,而過充實验中使用大大超出自身放電電壓數倍的高電壓充電,發現依然有爆炸現象。雖然如此,其過充安全性較之普通液态電解液钴酸股票配资世界,已大有改善。

  2、壽命的改善

  磷酸鐵股票配资世界是指用磷酸鐵锂作为正極材料的锂離子電池。

  長壽命鉛酸電池的循環壽命在300次左右,最高也就500次,而磷酸鐵锂动力電池,循環壽命达到2000次以上,标準充電(5小時率)使用,可达到2000次。同質量的鉛酸電池是“新半年、舊半年、維護維護又半年”,最多也就1~1.5年時間,而磷酸鐵股票配资世界在同樣條件下使用,理論壽命将达到7~8年。綜合考慮,性能价格比理論上为鉛酸電池的4倍以上。大電流放電可大電流2C快速充放電,在专用充電器下,1.5C充電40分鐘内即可使電池充滿,起动電流可达2C,而鉛酸電池無此性能。

  3、高溫性能好

  磷酸鐵锂電熱峰值可达350℃-500℃而錳酸锂和钴酸锂隻在200℃左右。工作溫度範圍寬廣(-20C--75C),有耐高溫特性磷酸鐵锂電熱峰值可达350℃-500℃而錳酸锂和钴酸锂隻在200℃左右。

  4、大容量

  ∩充電池在经常處于充滿不放完的條件下工作,容量會迅速低于額定容量值,这種現象叫做記憶效應。像鎳氫、鎳镉電池存在記憶性,而磷酸鐵股票配资世界無此現象,電池無論處于什麼狀态,可随充随用,無須先放完再充電。

  5、重量輕

  同等規格容量的磷酸鐵股票配资世界的體積是鉛酸電池體積的2/3,重量是鉛酸電池的1/3。

  6、環保

  磷酸鐵股票配资世界一般被認为是不含任何重金屬與稀有金屬(鎳氫電池需稀有金屬),無毒(SGS認證通過),無污染,符合歐洲RoHS規定,为絕對的綠色環保電池證。所以股票配资世界之所以被业界看好,主要是環保考量,因此該電池又列入了“十五”期間的“863”國家高科技發展計劃,成为國家重點支持和鼓勵發展的項目。随着中國加入WTO,中國電动自行車的出口量将迅速增大,而進入歐美的電动自行車已要求配備無污染電池。

  但有专家表示,鉛酸電池造成的環境污染,主要發生在企业不規範的生産過程和回收處理環節。同理,股票配资世界屬于新能源行业不錯,但它也不能避免重金屬污染的問題。金屬材料加工中有鉛、砷、镉、汞、鉻等都有可能會釋放到灰塵和水中。電池本身就是一種化学物質,所以有可能會産生兩種污染:一是生産工程中的工藝排洩物污染;二是報廢以後的電池污染。

  磷酸鐵股票配资世界也有其缺點:例如低溫性能差,正極材料振實密度小,等容量的磷酸鐵股票配资世界的體積要大于钴酸锂等锂離子電池,因此在微型電池方面不具有优勢。而用于动力電池時,磷酸鐵股票配资世界和其他電池一樣,需要面對電池一致性問題。

  缺點

  一種材料是否具有應用發展潛力,除了關注其优點外,更为關鍵的是該材料是否具有根本性的缺陷。

  國内現在普遍選擇磷酸鐵锂作为动力型锂離子電池的正極材料,從政府、科研機構、企业甚至是證券公司等市場分析員都看好这一材料,将其作为动力型锂離子電池的發展方向。分析其原因,主要有下列兩點:首先是受到美國研發方向的影響,美國Valence與A123公司最早采用磷酸鐵锂做锂離子電池的正極材料。其次是國内一直沒有制備出可供动力型锂離子電池使用的具有良好高溫循環與儲存性能的錳酸锂材料。但磷酸鐵锂也存在不容忽視的根本性缺陷,歸結起来主要有以下幾點:

  1、在磷酸鐵锂制備時的燒結過程中,氧化鐵在高溫還原性氣氛下存在被還原成單質鐵的可能性。單質鐵會引起電池的微短路,是電池中最忌諱的物質。这也是日本一直不将該材料作为动力型锂離子電池正極材料的主要原因。

  2、磷酸鐵锂存在一些性能上的缺陷,如振實密度與壓實密度很低,導致锂離子電池的能量密度較低。低溫性能較差,即使将其納米化和碳包覆也沒有解決这一問題。美國阿貢國家實验室儲能系統中心主任DonHillebrand博士談到磷酸锂鐵電池低溫性能的時候,他用terrible来形容,他們對磷酸鐵锂型锂離子電池測試結果表明表明磷酸鐵股票配资世界在低溫下(0℃以下)無法使電动汽車行駛。盡管也有廠家宣稱磷酸锂鐵電池在低溫下容量保持率還不錯,但是那是在放電電流較小和放電截止電壓很低的情況下。在这種狀況下,設備根本就無法啟动工作。

  3、材料的制備成本與電池的制造成本較高,電池成品率低,一致性差。磷酸鐵锂的納米化和碳包覆盡管提高了材料的電化学性能,但是也帶来了其它問題,如能量密度的降低、合成成本的提高、電極加工性能不良以及對環境要求苛刻等問題。盡管磷酸鐵锂中的化学元素Li、Fe與P很豐富,成本也較低,但是制備出的磷酸鐵锂産品成本并不低,即使去掉前期的研發成本,該材料的工藝成本加上較高的制備電池的成本,會使得最終單位儲能電量的成本較高。

  4、産品一致性差。目前國内還沒有一家磷酸鐵锂材料廠能夠解決这一問題。從材料制備角度来說,磷酸鐵锂的合成反應是一個複雜的多相反應,有固相磷酸鹽、鐵的氧化物以及锂鹽,外加碳的前驅體以及還原性氣相。在这一複雜的反應過程中,很難保證反應的一致性。

  5、知识産權問題。目前磷酸鐵锂的基礎专利被美國德州大学所有,而碳包覆专利被加拿大人所申請。这兩個基礎性专利是無法繞過去的,如果成本中計算上专利使用费的話,那産品成本将會進一步提高。

  此外,從研發和生産锂離子電池的经验来看,日本是锂離子電池最早商业化的國家,并且一直占據着高端锂離子電池市場。而美國盡管在一些基礎研究上領先,但是到目前为止還沒有一家大型锂離子電池生産企业。因此,日本選擇改性錳酸锂作为动力型锂離子電池正極材料更有其道理。即使是在美國,利用磷酸鐵锂和錳酸锂作为动力型锂離子電池正極材料的廠家也是各占一半,聯邦政府也是同時支持这兩種體系的研發。鑒于磷酸鐵锂存在的上述問題,很難作为动力型锂離子電池的正極材料在新能源汽車等領域獲得廣泛應用。如果能夠解決錳酸锂存在的高溫循環與儲存性能差的難題,憑借其低成本與高倍率性能的优勢,在动力型锂離子電池中的應用将有巨大的潛力。

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