一、磷酸鐵鋰電池概述

磷酸鐵鋰電池是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。磷酸鐵鋰電池具有安全性高、循環(huán)壽命長、倍率放電、耐高溫等優(yōu)點，被認(rèn)為是新一代鋰電池。

鉅大鋰電可為客戶提供電芯、BMS（電源管理系統(tǒng)）、結(jié)構(gòu)一體化的電池定制方案，以滿足客戶個性化的電源需求。

磷酸鐵鋰電池特點

1、安全性能好，穿刺不爆炸，過充時不燃燒不爆炸；

2、循環(huán)壽命好，經(jīng)500次循環(huán)，其放電容量仍大于95%；

3、高溫性能好，工作溫度范圍-20℃至70℃；

4、振實密度高，同等條件下容量更高；

5、可以實現(xiàn)1C-5C快速充電能力，大大縮短充電時間；

二、磷酸鐵鋰電池應(yīng)用

動力設(shè)備

磷酸鐵鋰電池由于其在安全性、成本低等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于AGV/RGV車、物流車、低速電動車、機(jī)器人等動力設(shè)備。

啟動電源

啟動型磷酸鐵鋰電池除具備動力鋰電池特性外，還具備瞬間大功率輸出能力，可以作為大功率啟動電源，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備啟動、特種電源等領(lǐng)域。

儲能領(lǐng)域

磷酸鐵鋰電池具有工作電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長、自放電率小、無記憶效應(yīng)、綠色環(huán)保等一系列獨(dú)特優(yōu)點， 并且支持無級擴(kuò)展， 適合于大規(guī)模電能儲存， 在可再生能源發(fā)電站發(fā)電安全并網(wǎng)、電網(wǎng)調(diào)峰、分布式電站、UPS電源、應(yīng)急電源系統(tǒng)等領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。

特種設(shè)備：磷酸鐵鋰電池因其良好的循環(huán)使用壽命、安全性、低溫性能等優(yōu)勢，在特種領(lǐng)域也得到的廣泛的應(yīng)用。東莞市鉅大電子有限公司已研發(fā)出包括-45℃特種超低溫電池等特種產(chǎn)品。

儲能設(shè)備：磷酸鐵鋰電池具有工作電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長、自放電率小、無記憶效應(yīng)、綠色環(huán)保等一系列獨(dú)特優(yōu)點， 并且支持無級擴(kuò)展， 適合于大規(guī)模電能儲存， 在可再生能源發(fā)電站發(fā)電安全并網(wǎng)、電網(wǎng)調(diào)峰、分布式電站、UPS電源、應(yīng)急電源系統(tǒng)等領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。

電動工具類：高功率電動工具（無線） ；電錘、電鉆、除草機(jī)等設(shè)備。

輕型電動車輛：電動機(jī)車, 電動自行車, 休閑車, 高爾夫球車, 電動推高機(jī), 清潔車 ；混合動力汽車（HEV），近期2－3年的目標(biāo)，叉車、鏟車等動力電源。

醫(yī)療設(shè)備：電動輪椅車，電動代步車；

電動玩具：遙控電動飛機(jī)、車、船等設(shè)備；

啟動電源：汽車、摩托車、鐵路內(nèi)燃機(jī)車、電力機(jī)車、客車等車輛起動電源。

固定型電源：主要用于通訊、移動基站、電信、鐵路運(yùn)輸、電力、金融、發(fā)電廠、計算機(jī)系統(tǒng)作為保護(hù)、自動控制設(shè)備備用電源。

三、磷酸鐵鋰電池推薦品牌

寧德時代CATL

比亞迪IT

力神LISHEN

國軒

比克BAK

鉅大LARGE

四. 磷酸鐵鋰電池電壓&容量

1.磷酸鐵鋰電池電壓

單體磷酸鐵鋰電池電壓

單體磷酸鐵鋰電池的標(biāo)稱電壓3.2V，充電電壓3.6V，放電截止電壓2.0V。

磷酸鐵鋰電池組電壓

12V 磷酸鐵鋰電池

12V磷酸鐵鋰電池是將4節(jié)磷酸鐵鋰電芯串聯(lián)在一起組合而成的電池組。

24V磷酸鐵鋰電池

24V磷酸鐵鋰電池組通過DC-DC降壓模塊，將常規(guī)的7節(jié)磷酸鐵鋰電芯串聯(lián)成的鋰電池組轉(zhuǎn)換為穩(wěn)壓輸出的電池組，以滿足設(shè)備工作要求。

36V磷酸鐵鋰電池

36V磷酸鐵鋰電池組通過DC-DC降壓模塊，將常規(guī)的10節(jié)磷酸鐵鋰電芯串聯(lián)成的鋰電池組轉(zhuǎn)換為穩(wěn)壓輸出的電池組，以滿足設(shè)備工作要求。

48V磷酸鐵鋰電池

48V磷酸鐵鋰電池包專為高可靠性、長壽命和耐久性等需求而設(shè)計。可應(yīng)用于不同級別的系統(tǒng)中，是由單個電芯到多個電芯組成的電池模塊，再到由傳感器和開關(guān)、軟件、通信接口和電池管理系統(tǒng)共同組成的完整的電池箱。

2.磷酸鐵鋰電池容量

單體磷酸鐵鋰電池容量通常為1200mAh-3000mAh，常見容量為2200mAh-3600mAh。

磷酸鐵鋰電池組的容量是根據(jù)并聯(lián)在一起的電池的容量確定，一般是根據(jù)用電設(shè)備的具體要求來確定，磷酸鐵鋰電芯并聯(lián)的越多，容量越大。根據(jù)物理學(xué)公式：并聯(lián)電路中：I總=I1+I2+I3。

常見的容量有10ah,20ah,40ah,50ah,100ah, 200ah, 400ah等。

五、磷酸鐵鋰電池優(yōu)點

安全性能好

磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵穩(wěn)固，難以分解，即便在高溫或過充時也不會像鈷酸鋰一樣結(jié)構(gòu)崩塌發(fā)熱或是形成強(qiáng)氧化性物質(zhì)，因此擁有良好的安全性。

壽命長

磷酸鐵鋰電池1C循環(huán)壽命普遍達(dá)2000次， 甚至達(dá)到3500次以上， 而對于儲能市場要求達(dá)到4000-5000次以上，高于其他種類鋰電池。

高溫性能好

磷酸鐵鋰電熱峰值可達(dá)350℃-500℃而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。工作溫度范圍寬廣（-20C--+75C），高溫(60℃)情況下仍有100%容量。

環(huán)保

磷酸鐵鋰材料一般被認(rèn)為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(rèn)證通過），無污染，符合歐洲RoHS規(guī)定，為絕對的綠色環(huán)保電池證。

六. 磷酸鐵鋰電池 Vs 鋰離子電池

一般鋰離子電池鋰離子動力電池磷酸鐵鋰動力電池鎳氫電池單位或測試條件

標(biāo)準(zhǔn)電壓3.6或3.73.6或3.73.21.2V

工作電壓范圍3.0-4.23.0-4.23.0-3.31.0-1.4V

單位質(zhì)量容量18013013080mAh/g

單位體積能量280~300220~240220~240200~220Wh/L

最佳充電率0.2~0.50.5~1.00.5~1.50.2~0.5C

工作放電率1220.5C

最大放電率1.55102C

瞬同大電流脈中210203C(10s)

循環(huán)壽命放電100次

容量60%放電300次

容量85%放電500次

容量>95%放電50次

容量<50%1C 充電

2C 放電

大電流放電池時循環(huán)壽命放電300次

容量60%放電300次

容量>80%放電10次

容量<50%1C 充電

5C 放電

安全性能一般一般很好好

七、磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池

三元材料電池

充電電流(Ah)恒流容量(Ah)總?cè)萘?Ah)恒流容量/總?cè)萘?/p>

7.58.218.6295.24%

37.57.178.5484.01%

756.428.5874.82%

112.55.658.665.71%

1504.558.6252.75%

磷酸鐵鋰材料電池

充電電流(Ah)恒流容量(Ah)總?cè)萘?Ah)恒流容量/總?cè)萘縯

6.56.526.2590.00%

32.55.917.2381.64%

655.437.2674.71%

97.53.517.2948.11%

1300.747.3110.08%

八、磷酸鐵鋰電池充電

磷酸鐵鋰電池充電器要求：

磷酸鐵鋰電池組的充電器與普通鋰電池是不同的。磷酸鐵鋰電池組充電的時候，是平衡充電板接的排線，一般是從兩端直接串聯(lián)整體充電，充電器電壓是大于電池組電壓的。

磷酸鐵鋰電池的充電建議使用CCCV充電方式，即先恒流后恒壓。恒流建議0.3C。恒壓建議3.65.即恒流過程中0.3C電流充，當(dāng)電池電壓到達(dá)3.65V后，采用3.65V電壓恒壓充電，當(dāng)充電電流低于0.1C（或0.05C）時停止充電，即電池已經(jīng)充滿。

充電時，充電器最好是選擇原廠的專用充電器，否則會影響或損磷酸鐵鋰電池。

避免在過高溫度下充電，充電溫度應(yīng)該低于35℃。

一般磷酸鋰鐵電池充電上限電壓3.7~4V，放電下限電壓2~2.5V，綜合考慮放電容量、放電中值電壓、充電時間、恒流容量百分比、安全性這5個方面，采用恒流恒壓的充電方案，對于磷酸鐵鋰電池組，充電限制電壓設(shè)定在3.55～3.70V較合理，推薦值為3.60～3.65V，放電下限電壓2.2V~2.5V。

charging LiFePO4 batteries with solar

用太陽能給磷酸鐵鋰電池充電，是通過半導(dǎo)體PN結(jié)的“光生伏特”效應(yīng)，是指太陽光照在半導(dǎo)體p-n結(jié)上，形成新的空穴-電子對，在p-n結(jié)內(nèi)建電場的作用下，光生空穴流向p區(qū)，光生電子流向n區(qū)，接通電路后就產(chǎn)生電流。

charging LiFePO4 with alternator

智能充電機(jī)充電方式不僅能夠解決磷酸鐵鋰電池組充電機(jī)充電不均衡問題，也能最大限度地保證電池組充電機(jī)充電安全性，延長磷酸鐵鋰電池組使用壽命，保證其使用安全性。

在整個充電機(jī)充電過程中，BMS系統(tǒng)主要針對磷酸鐵鋰電池組進(jìn)行電池電壓、電流信號的監(jiān)測和溫度、連接狀態(tài)等的檢測；充電機(jī)充電機(jī)中的智能管理系統(tǒng)針對充電機(jī)充電設(shè)備的輸出模式進(jìn)行實時監(jiān)控。BMS系統(tǒng)與充電機(jī)充電設(shè)備智能管理系統(tǒng)實現(xiàn)智能通訊，進(jìn)行電池組與充電機(jī)充電設(shè)備狀態(tài)的實時模式比對，為電池組選擇最優(yōu)的充電機(jī)充電模式。

充電機(jī)充電過程中，按照最大允許充電機(jī)充電量對磷酸鐵鋰電池組進(jìn)行充電機(jī)充電。充分利用BMS的能量管理模塊，對電池組單體進(jìn)行充電機(jī)充電均衡控制，保證單體參數(shù)一致性。同時在充電機(jī)充電過程中，需要對SOC值進(jìn)行周期性(檢測周期根據(jù)電池荷電量的增加梯度制定)檢測。

智能充電機(jī)充電方式不僅能夠解決磷酸鐵鋰電池組充電機(jī)充電不均衡問題，也能最大限度地保證電池組充電機(jī)充電安全性，延長磷酸鐵鋰電池組使用壽命，保證其使用安全性。

交流發(fā)電機(jī)工作原理

九、磷酸鐵鋰電池結(jié)構(gòu)和工作原理

1.磷酸鐵鋰電池結(jié)構(gòu)

磷酸鐵鋰電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

由圖所示，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。

2.磷酸鐵鋰電池工作原理

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。

十、磷酸鐵鋰電池循環(huán)壽命及影響因素

1.磷酸鐵鋰電池循環(huán)壽命

磷酸鐵鋰電池常溫環(huán)境下使用

小電流充放電

在這一領(lǐng)域應(yīng)用上磷酸鐵鋰電池正常使用的話，基本都是2000次以上的循環(huán)壽命；小型鋰電池廠商，質(zhì)量稍次一點的也有1000次以上的循環(huán)壽命；

高倍率穩(wěn)定充放電使用

高倍率放電的應(yīng)用，大多數(shù)是動力型鋰電池，多數(shù)是應(yīng)用在給電機(jī)提供動力的應(yīng)用上。由于磷酸鐵鋰電池多數(shù)在高負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，加快了電池材料衰減時間，循環(huán)壽命也在800次左右。

高倍率不穩(wěn)定充放電使用

這種情況下使用的磷酸鐵鋰電池，壽命會更短，只有300次左右。

磷酸鐵鋰電池低溫環(huán)境下使用

低溫環(huán)境下對磷酸鐵鋰電池性能影響要比高還要大，就目前市場情況來看，磷酸鐵鋰電池在低于-20℃以下到-40℃工作，壽命明顯下降，循環(huán)使用壽命在300次左右。

2.磷酸鐵鋰電池循環(huán)壽命影響因素

充放電

選擇充電器時，最好使用具備正確終止充電裝置切斷的充電器，以免磷酸鐵鋰電池因過充而縮短使用壽命。一般來說，慢速充電較快速充電更能延長電池的使用壽命。

放電深度

放電的深度是影響磷酸鐵鋰電池壽命的主要因素，放電的深度越高，磷酸鐵鋰電池的壽命就越短。換句話說，只要降低放電深度，就能大幅延長鋰磷酸鐵鋰電池的使用壽命。因此，我們應(yīng)避免將鋰電池UPS過放至極低的電壓。

工作環(huán)境

若磷酸鐵鋰電池長時間在高溫下使用，會令其電極活性衰減，縮短使用壽命，所以，盡量保持在適宜的操作溫度是延長磷酸鐵鋰電池壽命的好方法。

十一、磷酸鐵鋰電池的回收

退役磷酸鐵鋰電池中不具備梯次利用價值的電池及梯次利用后的電池最終要進(jìn)入到拆解回收階段。磷酸鐵鋰電池與三元材料電池不同的是，不含重金屬，回收主要是Li、P、Fe，回收產(chǎn)物附加值較低，需要開發(fā)低成本的回收路線。主要有火法和濕法兩種回收方式。

火法回收工藝

傳統(tǒng)的火法回收一般是高溫焚燒電極片，將電極碎片中的碳和有機(jī)物燃燒掉，不能被燃燒掉的剩余灰分最終經(jīng)篩選得到含有金屬和金屬氧化物的細(xì)粉狀材料。

濕法回收工藝

濕法回收主要是通過酸堿溶液溶解磷酸鐵鋰電池中的金屬離子，進(jìn)一步利用沉淀、吸附等方式將溶解的金屬離子以氧化物、鹽等形式提取出來，反應(yīng)過程中多數(shù)使用H2SO4、NaOH和H2O2等試劑。