磷酸铁锂電(diàn)池概述

磷酸铁锂電(diàn)池是指用(yòng)磷酸铁锂作為(wèi)正极材料的锂离子電(diàn)池。磷酸铁锂電(diàn)池具有(yǒu)安全性高、循环寿命長(cháng)、倍率放電(diàn)、耐高温等优点，被认為(wèi)是新(xīn)一代锂電(diàn)池。

恒利能(néng)源可(kě)為(wèi)客户提供電(diàn)芯、BMS（電(diàn)源管理(lǐ)系统）、结构一體(tǐ)化的電(diàn)池定制方案，以满足客户个性化的電(diàn)源需求。

1、磷酸铁锂電(diàn)池特点

• 安全性能(néng)好，穿刺不爆炸，过充时不燃烧不爆炸；

• 循环寿命好，磷酸铁锂電(diàn)池循环寿命可(kě)达2000次以上；

• 高温性能(néng)好，工作温度范围-20℃至70℃；

• 振实密度高，同等条件下容量更高；

• 可(kě)以实现1C-5C快速充電(diàn)能(néng)力，大大缩短充電(diàn)时间。

2、应用(yòng)领域

动力储能(néng)、特种设备、机器人、AGV、轨道交通、医用(yòng)设备、应急后备、電(diàn)力通讯等。

中國(guó)磷酸铁锂電(diàn)池厂家

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  宁德时代

  

  比亚迪

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  國(guó)轩

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  中航

比克

力神

磷酸铁锂電(diàn)池优点

1、安全性能(néng)好

安全来自于正极材料的稳定性及可(kě)靠的安全性设计，磷酸铁锂電(diàn)池包已经过严格的安全测试，即使在剧烈的碰撞中也不会产生爆炸。

2、循环寿命長(cháng)

磷酸铁锂電(diàn)池1C循环寿命普遍达2000次，甚至达到3500次以上， 而对于储能(néng)市场要求达到4000-5000次以上，高于其他(tā)种类锂電(diàn)池。

3、高温性能(néng)好

磷酸铁锂電(diàn)池热峰值可(kě)达350~500℃，工作温度范围宽广(-20~+75℃)，高温(60℃)情况下仍可(kě)以放出100%容量。

4、充電(diàn)快速

使用(yòng)专用(yòng)充電(diàn)器，1.5C充電(diàn)40分(fēn)钟即可(kě)以使電(diàn)池充满。

5、绿色环保

磷酸铁锂電(diàn)池绿色环保，无毒，无污染，原材料来源广泛，价格便宜。

磷酸铁锂電(diàn)池電(diàn)压和容量

1、磷酸铁锂電(diàn)池電(diàn)压

单體(tǐ)磷酸铁锂電(diàn)池的标称電(diàn)压3.2V，充電(diàn)電(diàn)压3.6V，放電(diàn)截止電(diàn)压2.0V。

磷酸铁锂電(diàn)池组通过電(diàn)芯的串联组合，达到设备所需的電(diàn)压，電(diàn)池组電(diàn)压=N*串联数量。常用(yòng)的磷酸铁锂電(diàn)池组電(diàn)压有(yǒu)以下几种：

• 12V磷酸铁锂電(diàn)池

• 24V磷酸铁锂電(diàn)池

• 36V磷酸铁锂電(diàn)池

• 48V磷酸铁锂電(diàn)池

2、磷酸铁锂電(diàn)池容量

磷酸铁锂電(diàn)池组的容量是根据并联在一起的電(diàn)芯容量和数量确定，一般是根据用(yòng)電(diàn)设备的具體(tǐ)要求来确定，磷酸铁锂電(diàn)芯并联的越多(duō)，容量越大。

常见的磷酸铁锂電(diàn)池组容量有(yǒu)10ah,20ah,40ah,50ah,100ah, 200ah, 400ah等。

磷酸铁锂電(diàn)池结构和工作原理(lǐ)

1、磷酸铁锂電(diàn)池结构

由图所示，左边是橄榄石结构的LiFePO4作為(wèi)電(diàn)池的正极，由铝箔与電(diàn)池正极连接，中间是聚合物(wù)的隔膜，它把正极与负极隔开，但锂离子Li+可(kě)以通过而電(diàn)子e-不能(néng)通过，右边是由碳（石墨）组成的電(diàn)池负极，由铜箔与電(diàn)池的负极连接。

磷酸铁锂電(diàn)池内部结构图

2、磷酸铁锂電(diàn)池工作原理(lǐ)

LiFePO4電(diàn)池在充電(diàn)时，正极中的锂离子Li+通过聚合物(wù)隔膜向负极迁移；在放電(diàn)过程中，负极中的锂离子Li+通过隔膜向正极迁移。锂离子電(diàn)池就是因锂离子在充放電(diàn)时来回迁移而命名的。

磷酸铁锂電(diàn)池充電(diàn)器

1、LiFePO4 Battery Charging

磷酸铁锂電(diàn)池组的充電(diàn)建议使用(yòng)CCCV充電(diàn)方式，即先恒流后恒压。恒流建议0.3C。恒压建议3.65。

2、磷酸铁锂電(diàn)池和锂离子電(diàn)池充電(diàn)器一样吗

• 两种電(diàn)池的充電(diàn)方式都是先恒流再恒压（CCCV），但恒压点不一样。

• 磷酸铁锂電(diàn)池的标称電(diàn)压是3.2V，充電(diàn)截止電(diàn)压3.6V。

• 普通锂電(diàn)池的标称電(diàn)压是3.6V，充電(diàn)截止電(diàn)压4.2V。

3、用(yòng)太阳能(néng)给磷酸铁锂電(diàn)池充電(diàn)

太阳能(néng)板是不能(néng)直接给磷酸铁锂電(diàn)池充電(diàn)的，因為(wèi)太阳能(néng)電(diàn)池板的電(diàn)压是不稳定的，无法直接给磷酸铁锂電(diàn)池充電(diàn)，需要稳压電(diàn)路，而且还要配套相应的磷酸铁锂電(diàn)池充電(diàn)電(diàn)路才能(néng)充電(diàn)。

4、用(yòng)发電(diàn)机给磷酸铁锂電(diàn)池充電(diàn)

发電(diàn)机是不能(néng)直接给磷酸铁锂電(diàn)池充電(diàn)的，因為(wèi)发電(diàn)机发出来的電(diàn)為(wèi)交流電(diàn)或脉冲直流電(diàn)，磷酸铁锂電(diàn)池充電(diàn)必须為(wèi)稳压直流電(diàn)。

磷酸铁锂電(diàn)池和锂离子電(diàn)池比较

磷酸铁锂電(diàn)池和三元锂電(diàn)池

受结构影响，磷酸铁锂和三元在性能(néng)方面各有(yǒu)优劣，三元在能(néng)量密度、快充速度方面有(yǒu)优势，磷酸铁锂在循环寿命、安全、经济性上有(yǒu)优势。

1、材料对比

两种電(diàn)池的负极、電(diàn)解液和隔膜等均类似，最大的區(qū)别在于正极材料，并以此取名。

2、能(néng)量密度

从電(diàn)芯层面来讲，三元電(diàn)池能(néng)量密度更高。磷酸铁锂正极材料的额定電(diàn)压、理(lǐ)论比容量（mAh/g）均低于三元電(diàn)池，且其能(néng)量密度已开发到“天花(huā)板”。

注：電(diàn)芯能(néng)量密度需结合電(diàn)芯设计与工艺综合评估，表中值仅作参考。

3、充電(diàn)效率

三元锂電(diàn)池在充電(diàn)效率方面较磷酸铁锂電(diàn)池有(yǒu)着非常大的优势。

三元锂電(diàn)池与磷酸铁锂電(diàn)池在10C以下充電(diàn)时，恒流比无明显差距，10C以上倍率充電(diàn)时，磷酸铁锂電(diàn)池恒流比例迅速降低，充電(diàn)效率迅速降低。

4、循环寿命

理(lǐ)论上，磷酸铁锂在寿命方面存在优势。其橄榄石晶體(tǐ)结构更稳定，膨胀更低、電(diàn)化學(xué)反应更稳定。

5、安全性

磷酸铁锂電(diàn)池在安全方面具有(yǒu)无可(kě)比拟的优势。其正极電(diàn)压低，不存在类似于三元的释氧热链式反应，热稳定温度可(kě)以达到300℃以上，而三元電(diàn)池在150-200℃左右。

6、经济性

价格上，目前磷酸铁锂LiFePO4有(yǒu)明显优势，原材料相对价格便宜，國(guó)内产业链相对成熟。

而想要降低三元NCM電(diàn)池价格，钴元素是关键。钴主要是伴生矿，产量少且分(fēn)布不均，近几年价格持续高涨。

磷酸铁锂電(diàn)池循环寿命及影响因素

1、磷酸铁锂電(diàn)池常温环境下使用(yòng)

• 小(xiǎo)電(diàn)流充放電(diàn)

  在这一领域应用(yòng)上磷酸铁锂電(diàn)池正常使用(yòng)的话，基本都是2000次以上的循环寿命；小(xiǎo)型锂電(diàn)池厂商(shāng)，质量稍次一点的也有(yǒu)1000次以上的循环寿命；

• 高倍率稳定充放電(diàn)使用(yòng)

  高倍率放電(diàn)的应用(yòng)，大多(duō)数是动力型锂電(diàn)池，多(duō)数是应用(yòng)在给電(diàn)机提供动力的应用(yòng)上。由于磷酸铁锂電(diàn)池多(duō)数在高负荷状态下运行，加快了電(diàn)池材料衰减时间，循环寿命也在800次左右。

• 高倍率不稳定充放電(diàn)使用(yòng)

  这种情况下使用(yòng)的磷酸铁锂電(diàn)池，寿命会更短，只有(yǒu)300次左右。

2、磷酸铁锂電(diàn)池高温环境下使用(yòng)

磷酸铁锂電(diàn)池高温性能(néng)目前不是很(hěn)成熟，运行温度-20℃到125℃，这个温度范围為(wèi)理(lǐ)论值，实际应用(yòng)温度范围要小(xiǎo)些。

• 小(xiǎo)電(diàn)流充放電(diàn)

  在这一领域应用(yòng)上磷酸铁锂電(diàn)池正常使用(yòng)的话，如果是電(diàn)池品牌厂商(shāng)实力比较强的，质量好的，基本都是1000次以上的循环寿命；小(xiǎo)型锂電(diàn)池厂商(shāng)，质量稍次一点的也有(yǒu)500次以上的循环寿命；因為(wèi)高温下使用(yòng)，对電(diàn)池损害是比较大的。

• 高倍率稳定充放電(diàn)使用(yòng)

  由于磷酸铁锂電(diàn)池多(duō)数在高负荷状态下运行，加快了電(diàn)池材料衰减时间，循环寿命是急剧下降的，质量差的電(diàn)芯，可(kě)能(néng)也就300次左右的循环；实力强的電(diàn)池品牌厂家，在设备技术和材料应用(yòng)上会比较好，電(diàn)芯质量就会好些，但循环寿命也就在500次左右。

• 高倍率不稳定充放電(diàn)使用(yòng)

  高温加放電(diàn)倍率不稳定运行，对電(diàn)池损害更大，循环使用(yòng)寿命比较低，对几家電(diàn)池厂家電(diàn)芯做测试发现，250到300次这样，電(diàn)池基本使用(yòng)不了了。

3、磷酸铁锂電(diàn)池低温环境下使用(yòng)

低温环境下对磷酸铁锂電(diàn)池性能(néng)影响要比高还要大，就目前市场情况来看，磷酸铁锂電(diàn)池在低于-20℃以下到-40℃工作，寿命明显下降，循环使用(yòng)寿命在300次左右。

4、磷酸铁锂電(diàn)池循环寿命影响因素

• 充放電(diàn)

选择充電(diàn)器时，最好使用(yòng)具备正确终止充電(diàn)装置切断的充電(diàn)器，以免磷酸铁锂電(diàn)池因过充而缩短使用(yòng)寿命。一般来说，慢速充電(diàn)较快速充電(diàn)更能(néng)延長(cháng)電(diàn)池的使用(yòng)寿命。

• 放電(diàn)深度

放電(diàn)的深度是影响磷酸铁锂電(diàn)池寿命的主要因素，放電(diàn)的深度越高，磷酸铁锂電(diàn)池的寿命就越短。换句话说，只要降低放電(diàn)深度，就能(néng)大幅延長(cháng)锂磷酸铁锂電(diàn)池的使用(yòng)寿命。因此，我们应避免将锂電(diàn)池UPS过放至极低的電(diàn)压。

• 工作环境

若磷酸铁锂電(diàn)池長(cháng)时间在高温下使用(yòng)，会令其電(diàn)极活性衰减，缩短使用(yòng)寿命，所以，尽量保持在适宜的操作温度是延長(cháng)磷酸铁锂電(diàn)池寿命的好方法。

磷酸铁锂電(diàn)池的回收

退役磷酸铁锂電(diàn)池中不具备梯次利用(yòng)价值的電(diàn)池及梯次利用(yòng)后的電(diàn)池最终要进入到拆解回收阶段。磷酸铁锂電(diàn)池与三元材料電(diàn)池不同的是，不含重金属，回收主要是Li、P、Fe，回收产物(wù)附加值较低，需要开发低成本的回收路線(xiàn)。主要有(yǒu)火法和湿法两种回收方式。

• 火法回收工艺

传统的火法回收一般是高温焚烧電(diàn)极片，将電(diàn)极碎片中的碳和有(yǒu)机物(wù)燃烧掉，不能(néng)被燃烧掉的剩余灰分(fēn)最终经筛选得到含有(yǒu)金属和金属氧化物(wù)的细粉状材料。

• 湿法回收工艺

湿法回收主要是通过酸碱溶液溶解磷酸铁锂電(diàn)池中的金属离子，进一步利用(yòng)沉淀、吸附等方式将溶解的金属离子以氧化物(wù)、盐等形式提取出来，反应过程中多(duō)数使用(yòng)H2SO4、NaOH和H2O2等试剂。