鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:703次 | 2020年11月06日
磷酸鐵鋰離子電池的作業(yè)原理介紹
磷酸鐵鋰離子電池的全名是磷酸鐵鋰鋰離子電池,這名字太長,簡稱為磷酸鐵鋰離子電池。因?yàn)樗墓δ芴貏e適于作動力方面的應(yīng)用,則在稱號中加入動力兩字,即磷酸鐵鋰動力鋰電池。也有人把它稱為鋰鐵(LiFe)動力鋰電池。
含義:
金屬交易市場,鈷(Co)最貴,而且存儲量不多,鎳(Ni)、錳(Mn)較廉價(jià),而鐵(Fe)最廉價(jià)。正極資料的價(jià)格也與這些金屬的價(jià)格行情一致。因而,選用LiFePO4正極資料做成的鋰離子電池應(yīng)是最廉價(jià)的。它的另一個特色是對環(huán)境無污染。
作為充電電池的要求是:容量高、輸出電壓高、杰出的充放電循環(huán)功能、輸出電壓穩(wěn)定、能大電流充放電、電化學(xué)穩(wěn)定功能、運(yùn)用中安全(不會因過充電、過放電及短路等操作不當(dāng)而引起焚燒或爆炸)、作業(yè)溫度范圍寬、無毒或少毒、對環(huán)境無污染。選用LiFePO4作正極的磷酸鐵鋰離子電池在這些功能要求上都不錯,特別在大放電率放電(5~10C放電)、放電電壓平穩(wěn)上、安全上(不焚燒、不爆炸)、壽數(shù)上(循環(huán)次數(shù))、對環(huán)境無污染上,它是最好的,是現(xiàn)在最好的大電流輸出動力鋰電池。
結(jié)構(gòu)與作業(yè)原理:
LiFePO4電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。左邊是橄欖石結(jié)構(gòu)的LiFePO4作為電池的正極,由鋁箔與電池正極銜接,中心是聚合物的隔閡,它把正極與負(fù)極離隔,但鋰離子Li+能夠經(jīng)過而電子e-不能經(jīng)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)極銜接。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。
LiFePO4電池在充電時(shí),正極中的鋰離子Li+經(jīng)過聚合物隔閡向負(fù)極搬遷;在放電過程中,負(fù)極中的鋰離子Li+經(jīng)過隔閡向正極搬遷。鋰離子電池就是因鋰離子在充放電時(shí)來回搬遷而命名的。
重要功能:
LiFePO4電池的標(biāo)稱電壓是3.2V、停止充電電壓是3.6V、停止放電壓是2.0V。因?yàn)楦鱾€出產(chǎn)廠家選用的正、負(fù)極資料、電解質(zhì)資料的質(zhì)量及工藝不同,其功能上會有些差異。例如同一品種型(同一種封裝的規(guī)范電池),其電池的容量有較大不同(10%~20%)。
磷酸鐵鋰動力鋰電池重要功能列于表1。為了與其他可充電電池的相比較,也在表中列出其他品種可充電電池功能。這兒要闡明的是,不同廠出產(chǎn)的磷酸鐵鋰動力鋰電池在各項(xiàng)功能參數(shù)上會有一些不同;另外,有一些電池功能未列入,如電池內(nèi)阻、自放電率、充放電溫度等。
表1磷酸鐵鋰動力鋰電池重要功能參數(shù)
磷酸鐵鋰動力鋰電池的容量有較大不同,能夠分紅三類:小型的零點(diǎn)幾到幾毫安時(shí)、中型的幾十毫安時(shí)、大型的幾百毫安時(shí)。不同類型電池的同類參數(shù)也有一些差異。這兒再介紹一種現(xiàn)在應(yīng)用較廣的小型規(guī)范圓柱形封裝的磷酸鐵鋰動力鋰電池的參數(shù)。其外廓尺度:直徑為18mm、高650mm(類型為18650),其參數(shù)功能如表2所示。
過放電到零電壓實(shí)驗(yàn):
選用STL18650(1100mAh)的磷酸鐵鋰動力鋰電池做過放電到零電壓實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)條件:用0.5C充電率將1100mAh的STL18650電池充滿,然后用1.0C放電率放電到電池電壓為0C。再將放到0V的電池分兩組:一組寄存7天,另一組寄存30天;寄存到期后再用0.5C充電率充滿,然后用1.0C放電。最后比較兩種零電壓寄存期不同的不同。
實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是,零電壓寄存7天后電池?zé)o泄漏,功能杰出,容量為100%;寄存30天后,無泄漏、功能杰出,容量為98%;寄存30天后的電池再做3次充放電循環(huán),容量又康復(fù)到100%。
這實(shí)驗(yàn)闡明該電池即便呈現(xiàn)過放電(甚至到0V),并寄存必按時(shí)刻,電池也不泄漏、損壞。這是其他品種鋰離子電池不具有的特性。