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(diǎn)，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(gè)性化的電源需求。

磷酸鐵鋰電池特點(diǎn)

1、安全性能好，穿刺不爆炸，過充時(shí)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(shí)密度高，同等條件下容量更高；

5、可以實(shí)現(xiàn)1C-5C快速充電能力，大大縮短充電時(shí)間；

二、磷酸鐵鋰電池應(yīng)用

動(dòng)力設(shè)備

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

啟動(dòng)電源

啟動(dòng)型磷酸鐵鋰電池除具備動(dòng)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(dòng)電源，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備啟動(dòng)、特種電源等領(lǐng)域。

儲(chǔ)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(diǎn)， 并且支持無級(jí)擴(kuò)展， 適合于大規(guī)模電能儲(chǔ)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(chǔ)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(diǎn)， 并且支持無級(jí)擴(kuò)展， 適合于大規(guī)模電能儲(chǔ)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(dòng)工具類：高功率電動(dòng)工具（無線） ；電錘、電鉆、除草機(jī)等設(shè)備。

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

醫(yī)療設(shè)備：電動(dòng)輪椅車，電動(dòng)代步車；

電動(dòng)玩具：遙控電動(dòng)飛機(jī)、車、船等設(shè)備；

啟動(dòng)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(dòng)電源。

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

三、磷酸鐵鋰電池推薦品牌

寧德時(shí)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(jì)。可應(yīng)用于不同級(jí)別的系統(tǒng)中，是由單個(gè)電芯到多個(gè)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(diǎn)

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(shí)也不會(huì)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(duì)于儲(chǔ)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(duì)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(dòng)力電池磷酸鐵鋰動(dòng)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(shí)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(shí)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(shí)停止充電，即電池已經(jīng)充滿。

充電時(shí)，充電器最好是選擇原廠的專用充電器，否則會(huì)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(shí)間、恒流容量百分比、安全性這5個(gè)方面，采用恒流恒壓的充電方案，對(duì)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(duì)，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(gè)充電機(jī)充電過程中，BMS系統(tǒng)主要針對(duì)磷酸鐵鋰電池組進(jìn)行電池電壓、電流信號(hào)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(duì)充電機(jī)充電設(shè)備的輸出模式進(jìn)行實(shí)時(shí)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(shí)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(shí)時(shí)模式比對(duì)，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(duì)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(duì)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(shí)在充電機(jī)充電過程中，需要對(duì)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(shí)，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(shí)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(diǎn)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(dòng)力型鋰電池，多數(shù)是應(yīng)用在給電機(jī)提供動(dòng)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(shí)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(huì)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(duì)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(shí)，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(shí)間在高溫下使用，會(huì)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(jià)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。