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鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源

是什么原因消磨的磷酸鐵鋰電池的壽命?

2021-04-09 ryder

磷酸鐵鋰電池以壽命長,廣受消費者喜愛,單體磷酸鐵鋰電池可充放電高達2000次左右,但是成組后的磷酸鐵鋰電池組的壽命卻只有1500次左右,這與鋰電池相差很遠,那么,是什么原因消磨的磷酸鐵鋰電池的壽命?
 
 
一)首先要說說磷酸鐵鋰電池的弱點
 
1)磷酸鐵鋰電池的低溫性能差。在低于-20℃的低溫環境下基本無法工作,現在絕大多數新能源汽車使用的是磷酸鐵鋰電池,如果沒有自暖系統,基本在冬天幾乎無法啟動車輛。
 
2)高倍率充放電時,實際容量會比設計的低,這是因為磷酸鐵鋰電池導電性能差,鋰離子擴散速度慢的原因。
 
 
二)磷酸鐵鋰電池低溫性能低下的原因
 
1)生產環境
 
磷酸鐵鋰電池做為一個化工原料眾多、工藝繁雜的高科技產品,其生產環境對溫度、濕度、粉塵等都有很高的要求,如果沒有控制到位,電池品質將出現波動。
 
2)導電性差、鋰離子擴散速度慢
 
高倍率充放電時,實際比容量低,這個問題是制約磷酸鐵鋰電池產業發展的一個難點。磷酸鐵鋰之所以這么晚還沒有大范圍的應用,這是一個主要的問題。
 
3)材料方面的影響
 
磷酸鐵鋰正極本身電子導電性比較差,另外比較容易產生極化,降低容量的發揮;負極這塊主要是低溫充電,因為它會影響到安全性問題;電解液這一塊,可能低溫下黏度會增大,鋰離子遷移阻抗會增大;第四個就是粘結劑,現這個對電池的低溫性能影響也是比較大的。
 
4)正極材料
 
正極材料的三維結構制約著磷酸鐵鋰電池的擴散速率,低溫下影響尤其明顯。研究發現磷酸亞鐵鋰電池與鎳鈷錳三元電池在-20℃的放電性能,發現磷酸鐵鋰電池在-20℃的放電容量只能達到常溫容量的67.38%,而鎳鈷錳三元電池能夠達到70.1%。
 
5)高熔點溶劑
 
由于鋰電池電解液混合溶劑中存在高熔點溶劑,鋰離子電池電解液在低溫環境下黏度增大,當溫度過低時會發生電解液凝固現象,導致磷酸鐵鋰電池在電解液中傳輸速率降低。
 
6)SEI膜
 
低溫環境下,磷酸鐵鋰電池負極的SEI膜增厚,SEI膜阻抗增大導致鋰離子在SEI膜中的傳導速率降低,最終鋰離子電池在低溫環境下充放電形成極化降低充放電效率。
 
三)是什么原因消磨的磷酸鐵鋰電池的壽命
 
1)本身材料原因:磷酸鐵鋰電池在高倍率充放電時會存在容量差異,長此以往就會導致整組電池一致性問題,最終導致壽命終止。
 
2)人為因素導致:良好的充電習慣任然是最重要的。過大電流充電,過放電,過充電,對磷酸鐵鋰電池任然有很深的影響。
 
3)環境因素,磷酸鐵鋰電池的低溫性能較差。在低溫環境下充電也會導致電池出現一致性問題。以及復雜的使用環境,都會對磷酸鐵鋰電池造成影響。
 
總結,磷酸鐵鋰電池是目前為止安全系數比較高的一種鋰電池,單體壽命比鋰離子電池長很多。但是能量密度和放電等其他性能比鋰電池差。這也是到目前為止,磷酸鐵鋰電池任然不能完全替代鋰離子電池的一個重要原因。正確合理的使用鋰電池是非常重要的。

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