磷酸鐵鋰動力電池的優(yōu)缺點(diǎn)

磷酸鐵鋰電池優(yōu)點(diǎn)：相比目前市面上較為常見的鉆酸鋰和錳酸鋰電池來說，磷酸鐵鋰電池至少具有以下五大優(yōu)點(diǎn)：更高的安全性、更長的使用壽命、不含稀有金屬和強(qiáng)污染的重金屬、支持快速充電、工作溫度范圍廣。

1、超長壽命，長壽命鉛酸電池的循環(huán)壽命在300次左右，最高也就500次，國產(chǎn)有的磷酸鐵鋰動力電池，循環(huán)壽命達(dá)到2000次以上，標(biāo)準(zhǔn)充電（s小時率）使用，可達(dá)到2000次。同質(zhì)量的鉛酸電池是新半年、舊半年、維護(hù)維護(hù)又半年，最多也就1-15年時間，而磷酸鐵鋰電池在同樣條件下使用，將達(dá)到，一8年。綜合考慮，性能價格比將為鉛酸電池的：倍以上。

2、使用安全，磷酸鐵鋰完全解決了鉆酸鋰和錳酸鋰的安全隱患問題，鉆酸鋰和錳酸鋰在強(qiáng)酬購噻撐金高集馨雄到消常煮鮑生愈客鑫構(gòu)成威脅，而磷酸鐵鋰以經(jīng)過嚴(yán)格的安全測，即使電池內(nèi)部或外部受到傷害，電池不燃燒、不爆炸。

3、可大電流ac快速充放電，在專用充電器下，15c充電10分鐘內(nèi)即可使電池充滿，起動電流可達(dá)5c，而鉛酸電池現(xiàn)在無此性能。

4、耐高溫，磷酸鐵鋰電熱峰值可達(dá)350℃-500℃而錳酸鋰和鉆酸鋰只在200℃左右；工作溫度范圍寬廣（-20℃——+75℃），高溫時性能良好：
外部溫度65℃時內(nèi)部溫度則高達(dá)95℃，電池放電結(jié)束時溫度可達(dá)160℃，電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)安全、完好。

5、LiFePO，電池的標(biāo)稱電壓是3.2V穩(wěn)定的放電平臺）、終止充電電壓是3.6V、終止放電壓是2.0V；

6、比容量大，高效率輸出：標(biāo)準(zhǔn)放電為2~5C、連續(xù)高電流放電可達(dá)10C，瞬間脈沖放電（10S）可達(dá)20C。

7、過放電到零伏也無損壞，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、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%。

8、可快速充電，自放電少，無記憶效應(yīng)：可大電流2C快速充放電，在專用充電器下，1.5C充電40分鐘內(nèi)即可使電池充滿，起動電流可達(dá)2C；

9、無記憶效應(yīng)。

10、綠色環(huán)保。

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，分析其原因，主要有下列兩點(diǎn)：首先是受到美國研發(fā)方向的影響，美國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。但磷酸鐵鋰電池也存在不容忽視的根本性缺陷。

1、在磷酸鐵鋰制備時的燒結(jié)過程中，氧化鐵在高溫還原性氣氛下存在被還原成單質(zhì)鐵的可能性。單質(zhì)鐵會引起電池的微短路，是電池中最忌諱的物質(zhì)。這也是日本一直不將該材料作為動力型鋰離子電池正極材料的主要原因。

2、磷酸鐵鋰存在一些性能上的缺陷，如振實(shí)密度與壓實(shí)密度很低，導(dǎo)致鋰離子電池的能量密度較低。低溫性能較差，即使將其納米化和碳包覆也沒有解決這一問題。美國阿貢國家實(shí)驗(yàn)室儲能系統(tǒng)中心主任Don Hillebrand博士談到磷酸鋰鐵電池低溫性能的時候，他用terrible來形容，他們對磷酸鐵鋰型鋰離子電池測試結(jié)果表明表明磷酸鐵鋰電池在低溫下（0℃以下）無法使電動汽車行駛。盡管也有廠家宣稱磷酸鋰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。在這種狀況下，設(shè)備根本就無法啟動工作。

3、振實(shí)密度較低。一般只能達(dá)到0.8-1.3，低的振實(shí)密度可以說是磷酸鐵鋰的最大缺點(diǎn)。但這一缺點(diǎn)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。
4.磷酸鐵鋰電池低溫性能差。在0℃時的容量保持率約60~70%，-10℃時為40~55%，-20℃時為20~40%。這樣的低溫性能顯然不能滿足動力電源的使用要求。當(dāng)前一些廠家通過改進(jìn)電解液體系、改進(jìn)正極配方、改進(jìn)材料性能和改善電芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等使磷酸鐵鋰的低溫性能有所提升。

4、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。磷酸鐵鋰的納米化和碳包覆盡管提高了材料的電化學(xué)性能，但是也帶來了其它問題，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(huán)境要求苛刻等問題。盡管磷酸鐵鋰中的化學(xué)元素Li，F(xiàn)e與P很豐富，成本也較低，但是制備出的磷酸鐵鋰產(chǎn)品成本并不低，即使去掉前期的研發(fā)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。

5、產(chǎn)品一致性差。目前國內(nèi)還沒有一家磷酸鐵鋰材料廠能夠解決這一問題。從材料制備角度來說，磷酸鐵鋰的合成反應(yīng)是一個復(fù)雜的多相反應(yīng)，有固相磷酸鹽、鐵的氧化物以及鋰鹽，外加碳的前驅(qū)體以及還原性氣相。在這一復(fù)雜的反應(yīng)過程中，很難保證反應(yīng)的一致性。

6、知識產(chǎn)權(quán)問題。最早的有關(guān)磷酸鐵鋰專利申請?jiān)?993年6月25日由F XMITTERMAIER&SOEHNE OHG（DE）獲得，并于同年8月19日公布申請結(jié)果。磷酸鐵鋰的基礎(chǔ)專利被美國德州大學(xué)所有，而碳包覆專利被加拿大人所申請。這兩個基礎(chǔ)性專利是無法繞過去的，如果成本中計(jì)算上專利使用費(fèi)的話，那產(chǎn)品成本將會進(jìn)一步提高。

此外，從研發(fā)和生產(chǎn)鋰離子電池的經(jīng)驗(yàn)來看，日本是鋰離子電池最早商業(yè)化的國家，并且一直占據(jù)著高端鋰離子電池市場。而美國盡管在一些基礎(chǔ)研究上領(lǐng)先，但是到目前為止還沒有一家大型鋰離子電池生產(chǎn)企業(yè)。因此，日本選擇改性錳酸鋰作為動力型鋰離子電池正極材料更有其道理。即使是在美國，利用磷酸鐵鋰和錳酸鋰作為動力型鋰離子電池正極材料的廠家也是各占一半。鑒于磷酸鐵鋰存在的上述問題，很難作為動力型鋰離子電池的正極材料在新能源汽車等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。如果能夠解決錳酸鋰存在的高溫循環(huán)與儲存性能差的難題，憑借其低成本與高倍率性能的優(yōu)勢，在動力型鋰離子電池中的應(yīng)用將有巨大的潛力。