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初识“磷酸铁锂电池”

时间:2015-9-21 17:19:42来源:本站原创浏览次数:

磷酸铁锂电池,是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池,是目前世界上公认的稳定性和安全性性能最好的电池,磷酸铁锂电池组寿命次数达到2000次,单电芯可达4000次,磷酸铁锂电池额定电压为3.2V,磷酸铁锂电池分为软包和圆柱,圆柱形有18500,18650,14500,26650等规格,

26650磷酸铁锂电池

本公司软包主要有以下3种:

电池型号

Model

标称电压

Nominal Voltage

标称容量

Nominal

Capacity

宽度

Width

长度

Length

高度

Height

CNLFP3.2-5

3.2V

5Ah

66

135

8.0

CNLFP3.2-10

3.2V

10Ah

100

128

11.1

CNLFP3.2-25

3.2V

25Ah

114

198

15.1

磷酸铁锂电池主要用作动力电池使用,在大电流放电方面其他材料电池大多无法匹敌。

磷酸铁锂电池的结构与工作原理>>

磷酸铁锂电池的内部结构为电池的左边是橄榄石结构的LiFePO4作为电他的正极,由铝箔与电池正极连接,中间是聚合物的隔膜,它把正极与负 极隔开,但锂离子Li+可以通 过而电子e-不能通过,下图右边是由碳(石墨)组成的电池负极.由铜箔与电池的负极连接。电池的上下端之间是电池的电解质,电池由 金属外壳密闭封装。
 

磷酸铁锂电池内
部结构
 

磷酸铁锂电池在充电时,正极中的锂离Li+通过聚合物隔膜向负极迁移;在放电过程中,负极中的埋离子Li+通过隔膜向正极迁移.锂离子电池就是因锂离子在充放电 时来回迁移而命名的。
 

磷酸铁锂电池的主要性能>>

磷酸铁锂电池的标称电压是3.2V、终止充电电压是3.6V、 终止放电电压是2.0V、由于各个生产厂家采用的正、负极材料、电解质材料的质量及工艺不同,其性能上 会有些差异。例 如同一种型号(同一种封装的标 准电池),其电池容最的差别达10%~20%。
磷酸铁锂电池的主要性能见表1,表2是磷酸铁锂电池与其他电池的比较。
目前,在UPS供电系统中,储能电源系统仍是以铅酸电池为主,在主要性能方面将磷 酸铁锂电池与铅酸电池做了对比。
从表1~2可以看出。磷酸铁理电池具有很大的优越性,特别是与铅酸电他相比较,其优点更加突出.有取代铅酸电池的趋势。

表1 LiFePO4电池的主要性能
项目 性能
典型容量 1000mAh
标称电压 3.2V
终止充电电压 3.6±0.05V
终止放电电压 2.0
内阻 30~80mΩ
最大充电电流 1~1.5C
一般充电电流 0.2~0.5C
最大放电电流 5~10C
一般放电电流 0.5~1C
工作温度范围 充电时:0~45℃(部分厂家为0~65℃)
放电时:-20~60℃

表2 LiFePO4电池与其他电池的比较
电池种类 铅酸电池 镍氢电池 镍镉电池 锂离子电池 磷酸铁锂电池
标称电压(V) 2.0 1.2 1.2 3.7 3.2
循环次数 300 500 500 500 2000
能量密度(Wh/kg) 35 80 50 160 120
能量密度(Wh/L) 80 260 150 420 310
高温特性 一般 一般 一般
低温特性 一般 一般 一般 较好
记忆效应 一般
环境影响 一般
安全性 较好 较好 一般 一般
成本 一般 较好 较高 较高


磷酸铁锂电池的七大优势>>

(1)超长寿命
长寿命铅酸电池的循环寿命在300次左右,最高也就500 次,而磷酸铁锂动力电池,循环寿命达到2000次以上,标准充电 (5h率)使用,可达到2000次。同 质量的铅 酸电池是"新半年、 旧半年、维护维护又半年",最 多也就1~1.5年时间,而磷酸铁 锂电池在同样条件下使用,将达 到7~8年。综合考虑,性能价格 比将为铅酸 电池的4倍以上。图 2给出了绝号为FP053450A磷酸 铁锂电池的容量与循环次数的 关系。从图中可见,循环次数在 2000次以上时.仍可充电至标称 容员的近90%。
(2)使用安全
磷酸铁锂电池完全解决了钴酸锂电池和锰酸锂电池的安全隐患问题,钴酸锂电池和锰酸锂电池在强烈的碰撞下会产生爆炸,对消费者的生命安全构成威胁。而磷酸 铁锂电池以经过严格的安全测试,即使在最恶劣的交通事故中也不会产生爆炸。
(3)可大电流快速充放电
在专用充电器下,1.5C充电40min内即可使电池充满,起动电流可达2C,而铅酸电池现在无此性能。图3给出了某型号磷酸铁锂电池在不同的放电率时的放电特性。 图中给出的最小放电速率为0.2C,最大放电速率为10C,六种不同的放电速率形成一组放电曲线。由图可看出,不管哪一种放电率,其放电过程中即放电电压平稳, 基本保持不变,只有快到终止放电电压时,曲线才向下弯曲,放电容 量达到2000mAh以后才出现向下弯曲,在2500mAh时,曲线有明显的弯曲。在0.2~l0C的放电率 范围内,输出电压大部分在 2.7~3.2V范围内变化。这说明该电他有很好的放电特性。
某型号容且约为5500mAh 的磷酸铁锂电池在不同的温度条件下(从-20℃~+60℃)的放电曲线如图4所示。如果在25'C 时放电容量为I00%,在温度高于40℃放电时其 放电容量略大于100%.而温度低于25℃时,放电容量下降,在-20℃时,放电容量大约下降至50%。
(4)耐高温
工作温度范围宽广(-20℃ ~75℃),有耐高温特性。磷酸铁锂电池电热峰值可达350℃~500℃,而锰酸锂电池和钴酸禅电池的电热峰值仅在200℃左右。
(5)大容量
通信行业用蓄电池常用的电压等级有12V;与直流开关电源系统配套使用的蓄电池组电压等级为24V, 48V;与UPS交流电源系统配套使用的蓄电池组电压等级为24V、 36V、48V、96V、240V、384V等;常用的蓄电池组容量等级从25Ah、65Ah、100Ah、150Ah、200Ah,500Ah,1000Ah不等。点击查看公司各种大容量磷酸铁锂电池外形图。通过将12V或48V 电池模块进行串联组合,可以 形成240V、336V、384V电池组,满足UPS交流电源系 统、 240V/336V高压直流电源系统 (HVDC)的供电需求。
(6)无记忆效应
可充电池经常处于充满不放完的条件下工作,容量会迅速低于额定容量值,这种现象叫做记忆效应。像镍氢、镍镉电池 存在记忆性,而磷酸铁锂电池无此现象,电 池无论处于什么状态,可随充随用,无须先放完电再充电。
(7)绿色环保
磷酸铁锂电池不含任何重金属与稀有金属(镍氢电池需稀有金属)。无毒(SGS认证通过)、 无污染,符合欧洲RoHS规定, 为绝对的绿色环保电池。铅酸电池中有大量 的铅,在其废弃后若处理不当,对环境构成二次污染,而磷酸铁锂材料在生产及使用中均无污染,因此磷酸铁锂电池又列人了"十五"期间的 "863"国家高科技发展 计划,成为国家重点支持和鼓励发展的项目。



影响磷酸铁锂电池的两个主要因素>>

磷酸铁理电池性能要受温度和间歇浮充的影响,但与铅酸电池相比较,其影响是有限的。
(1)温度对磷酸铁锂电池的影响
温度对磷酸铁锂电池的影响,相对铅酸蓄电池要小很多,特别是在放电的情况下。对同等规格的两种蓄电池进行温度特性测试,磷酸铁锂电池要比密封阀控铅酸电 池容里高出20% 左右。另外,由于磷酸铁锂材料自身的电化学特性,该电池的低温充电性能稍差,充电温度要求高于0℃以上,否则电池的不可逆容量会随着温度的 降低而升高。当然,该电池的高温放电性能是非常好的,55℃左右的环境 温度下仍然可以较好的循环充放电。
(2)间歇浮充电对磷酸铁锂电池的影响
由于磷酸铁锂电池的电解液是有机液体,再加上锂金属是一种非常活泼的元素,所以该电池必须密封。尽管如此,电池在正常的充放电条件下是儿乎不产生气体 的。所以,即使电池长期处于间歇浮充状态。电池内部也不会产生较高压力,电池比较安全可靠。另外,通信机房的备用电源是长期处于浮充状态的,对于电池的 间歇浮充而言,其电压是长期处于3.65V左右,这个 电压对电池极板和电解质都是比较稳定的状态,所以,磷酸铁锂蓄电池用于通信机房是非常适合的。
 

磷酸铁锂电池安装时的注意事项>>

虽然磷酸铁锂电池在出厂时,正负极板都进行了充、放电活化。如果磷酸铁锂电池的安装日期距出厂日期时间较远,磷酸铁锂电池经过长期的自放电,容量必然会 有损失,另外磷酸铁锂电池在出厂时一般都是60%左右的荷电量,所以,安装初始时应该对电池组进行补充电。并且,由于单体电池自放电大小的差异,可能会使各 电池的端电压出现不均衡。
新磷酸铁锂电池组安装前必须测量开路电压,并做好电池测试纪录。用假负载可以对电池组按0.1C10(A) 和0.2C5(A)小时率进行容量试验,此试验也可以不需要接 人电池管理系统,只需要将电池组串联起来即可,但是放电过程中必须严格检测电池单体电压,试验时每小时对电池的总电压、放电电流、电池单体电压进行测量 和纪录,电池在放电后期每10分钟检测放电电池单体电压低的电池,若有一只电池端电压到2.5V马上停止放电,计算出实际电池放出的容量与蓄电池额定容量是否 基本一致,若基本一致证明电池放电试验合格,再对电池进行充电。若放电到终止电压时,电池组放出的容量与额定容量的差别太大(大于15%),说明电池组的出厂 容量可能存在问题,应及时联系相关厂家前来处理。
 

磷酸铁锂电池的维护>>

(1)磷酸铁锂电池的运行环境要求
磷酸铁锂电池运行环境的要求:根据电池的环境要求,室温温度不宜超过55℃,建议环境温度应保持在0℃~55℃之间。 避免阳光对电池直射,朝阳窗户应作遮阳处 理。确保电池组之间预留足够的维护空间。
(2)磷酸铁锂电池的使用注意事项
不同规格、不同型号磷酸铁锂电池禁止在同一直流供电系统中使用,新旧程度不同的蓄电池不应在同一直流供电系统中混用。如具备动力及环境集中监控系统,应 通过动环境集中监控系统与BMS实时的对电池组的总电压、电流、单体模块电压、温度、容量进行监测。 同时,通过电池监测装置了解电池充放电曲线及性能,定 期进行实际测量,发现故障及时处理。
(3)磷酸铁锂蓄电池经常检查的项目
应经常检查磷酸铁锂电池的极柱、连接条是否松动。是否有损伤、变形或腐蚀等现象。连接处有无松动,电池壳体有无损伤、渗漏和变形,电池及连接处温升是否 异常。根据厂家提供 的技术参数和现场环境条件,检查电池组及单体模块电压是否满足要求,检测电池组间歇浮充时的充电电流是否在要求的范围内。检测电池组 的充电限流值设置是否正确。俭测电池组的低压告警和高压告警设置是否正确。
(4)磷酸铁锂电池均充、浮充运行的电压要求
磷酸铁锂电池间歇式充电压一般设置为单体电池:3.60~ 3.76V,高压直流输出电压为 278V。每月测量电池组电压和 单体电池的端电压与电池监控 显示对比,发现 问题及时处理。

文章标签:磷酸铁锂电池
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