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磷酸铁锂电池现状分析及市场前景

发布时间:2021-05-25 发布时间:
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  在动力电池领域,由于钴酸锂的安全问题和高昂的价格,使其一直在动力电池门外徘徊,始终没有完全进入动力电池领域。现在的情况是钴酸锂和锰酸锂小批量配合使用,但是由于其固有的缺陷,使得其始终没有大批量的进行商业化运作,产品只是在小批量试生产阶段,目前大规模的商业化运作还有一些难以克服的困难。在动力电池领域磷酸基正极材料依其超长的循环寿命,极好的安全性能,较好的高温性能,极其低廉的价格,而且低温性能和倍率放电已经可以达到钴酸锂的水平等,使其成为有希望的动力电池材料,其在未来的5年内可能会成镍镉电池的主要替代品,在未来的10年内会成为铅酸电池的有力竞争者,在未来的20年内可能会取代铅酸电池,成为主要的启动电源、UPS电源和后备电源,成为二次电池的老大。

  现在磷酸铁锂主要的问题是容量偏低, 制造成本偏高,在电池生产上加工困难(制浆,拉浆,辊轧等工序都需要特殊处理,很多企业不能很好的处理)倍率放电不稳定(需要特定的电池工艺配合,受工艺影响很大)而现在电器的使用趋势是小巧型发展,所以对电池也有同样的要求高体积能量密度。从容量上看磷酸铁锂没有前途,在特定的电池领域使用较有优势,如动力电池。

  磷酸铁锂振实密度比较低,比表面积很大,需要改变电池先行工艺,而且电池极片的面密度低所以同样型号的电池容量更低。

  电解液也需重新开发适用的电解液体系,用现有的成熟电解液难发挥其性能。

  另外,由于磷酸铁锂电池的工作电压范围在2.5~3.6V,平台为3.3V左右,没有批量配套的保护线路和充电器,较难在现有的电子设备上发挥出其特性,需要一个整体的行业整合。

  产业化方面:

  国外做得较早的为是美国Valence(威能)公司和A123(高博)公司,这两家公司都在国内(江苏)有材料生产企业生产磷酸铁锂正极材料,然后采用委托其它电池公司代工生产电池出口。

  国内目前已经有很多公司在作测试,研究,小批量试产材料,北大先行,中辉振宇,山西力之源等比较活跃,湖南瑞祥与杉杉公司也在跟进。批量生产电池的企业尚不多,山东海霸能源集团公司宣传较多,有产品上市。

  在后工业时代,汽车普及的速度大大超过了我们的想象,在带来高效方便的同时,大量尾气的排放,也给环境增添了很大压力,而随着石油价格飞涨、二氧化碳排放带来温室效应等问题的凸显,更是迫切需要寻找替代传统能源的新型能源。液态氢、燃料电池等都是好的选择,但是存在价格高、技术不成熟等问题,普通铅酸电池使用成本相对较低,但重量重,能量密度低,使用寿命短,还存在潜在的重金属污染等问题。成都投入了"零排放"的全电动公交车,受到广泛关注,这种全电动公交车采用了新型的磷酸铁锂电池作为其动力,这种新一代电动车绿色环保动力具有很多特点和优势。

  安全性相当高

  要作为汽车动力,安全性是压倒一切的首要考虑因素。普通锂电池的安全性尽管能得到基本保证,但是在极端条件下存在起火、爆炸的可能性。磷酸铁锂电池作为锂电池的二代产品,本身物理性能稳定,再配合电池组内置的过压、欠压、过流、过充等保护功能,不爆炸不起火,是目前安全的锂离子电池。

  由于采用高热稳定性材料和缜密工艺设计,电池安全和可靠性大为增强。与锂电池不当使用中可能出现的爆炸现象相比,磷酸铁锂电池即使扔在火中也不会发生爆炸。高温稳定性可达400-500°C, 保证了电池内在的高安全性;不会因过充、温度过高、短路、撞击而产生爆炸或燃烧。经过严格的安全测试,即使在恶劣的交通事故中也不会发生爆炸。

  寿命长成本低

  作为动力电池,使用寿命(循环性能)与总体使用成本密切相关, 和普通锂电池500次左右的循环使用寿命相比,磷酸铁锂电池在室温下可充放电循环1500 次,容量保持率 95 %以上,而50%容量的循环寿命更是达到了2000次以上,电池的持续里程寿命大于50万公里,可以使用五年左右,是铅酸电池的8倍,镍氢电池的3倍,是钴酸锂电池的4倍左右。再加上其生产制造成本本身就低于普通锂电池,无疑能大大降低电动车的使用和维护成本。

  同时磷酸铁锂电池放电性能也十分优异,功率曲线平稳,抗过放能力强,普通锂电电芯在低于3.2V后,再放电就是过放,可能会导致报废。但是磷酸铁锂电池在2.8V的时候还有能量释放,低于2.5V都不存在报废的问题。

  使用处理方便

  我们知道,镍氢、镍镉电池存在较强的记忆效应,普通锂电池也有一定的记忆效应问题,需要尽量"满充满放",会给电动车日常使用带来不便,而磷酸铁锂电池无此现象,自放电小;无记忆效应,电池无论处于什么状态,可随充随用,无须先放完再充电,同时该电池快速充电特性优异,用专用充电器快充,半小时能充足95%左右。电池寿命终结后的处理问题,也值得我们关注,磷酸铁锂电池不含任何重金属与稀有金属,无毒,无污染,符合规定,为的绿色环保电池,铅酸电池中存在着大量的铅,在其废弃后若处理不当,将对环境构成二次污染,而磷酸铁锂材料无论在生产及使用中,均无污染。

  总体而言,磷酸铁锂作为锂电池的新一代材料,正以其安全性可靠、循环寿命超长、充放电平台稳定等优点受到动力电池的大力推崇,无愧为新一代电动车绿色动力的产品,随着其在电动公交车上实际应用的成功展示,也将逐步替代铅酸电池,在目前成都市民使用的电动自行车中得到广泛应用。 


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