新型磷酸铁锂动力电池方佩敏.pdf

专题特写：电源 新型磷酸铁锂动力电池 北航空航天大学 方佩敏 自锂离子电池问世以来，围绕它的 采用LiFePO材料作正极的意义 电池的正极，由铝箔与电池正极连接， 4 研究、开发工作一直不断地进行着，上 目前用作锂离子电池的正极材料主 中间是聚合物的隔膜，它把正极与负极 世纪90年代末又开发出锂聚合物电池， 要有：LiCoO、LiMnO、LiNiO及 隔开，但锂离子Li+可以通过而电子e- 2 2 4 2 2002年后则推出磷酸铁锂动力电池。 LiFePO。这些组成电池正极材料的金 不能通过，右边是由碳 （石墨）组成的 4 锂离子电池内部主要由正极、负 属元素中，钴 （Co）最贵，并且存储量 电池负极，由铜箔与电池的负极连接。 极、电解质及隔膜组成。正、负极及电 不多，镍 （Ni）、锰 （Mn）较便宜，而 电池的上下端之间是电池的电解质，电 解质材料不同及工艺上的差异使电池有 铁 （Fe）最便宜。正极材料的价格也与 池由金属外壳密闭封装。 不同的性能，并且有不同的名称。目前 这些金属的价格行情一致。因此，采用 市场上的锂离子电池正极材料主要是氧 LiFePO正极材料做成的锂离子电池应 4 化钴锂 （LiCoO），另外还有少数采用 是最便宜的。它的另一个特点是对环境 2 氧化锰锂(LiMnO)及氧化镍锂(LiNiO) 无污染。 2 4 2 作正极材料的锂离子电池，一般将后两 作为可充电电池的要求是：容量 种正极材料的锂离子电池称为“锂锰电 高、输出电压高、良好的充放电循环性 池”及“锂镍电池”。新开发的磷酸铁锂 能、输出电压稳定、能大电流充放电、电 动力电池是用磷酸铁锂 （LiFePO）材 化学稳定性能、使用中安全 （不会因过 4 料作电池正极的锂离子电池，它是锂离 充电、过放电及短路等操作不当而引起 子电池家族的新成员。 燃烧或爆炸）、工作温度范围宽、无毒或 图1 LiFePO电池内部结构 一般锂离子电池的电解质是液体 少毒、对环境无污染。采用LiFePO作 4 4 的，后来开发出固态及凝胶型聚合物电 正极的磷酸铁锂电池在这些性能要求上 LiFePO电池在充电时，正极中的 4 解质，则称这种锂离子电池为锂聚合物 都不错，特别在大放电率放电（5～10C锂离子Li+通过聚合物隔膜向负极迁 电池，其性能优于液体电解质的锂离子 放电）、放电电压平稳上、安全上（不燃 移；在放电过程中，负极中的锂离子Li+ 电池。 烧、不爆炸）、寿命上 （循环次数）、对 通过隔膜向正极迁移。锂离子电池就是 磷酸铁锂电池的全名应是磷酸铁锂 环境无污染上，它是最好的，是目前最 因锂离子在充放电时来回迁移而命名 锂离子电池，这名字太长，简称为磷酸 好的大电流输出动力电池。 的。 铁锂电池。由于它的性能特别适于作动 力方面的应用，则在名称中加入“动力” LiFePO电池的结构与工作原理 LiFePO电池主要性能 4