鉅大LARGE | 點擊量：572次 | 2021年07月27日
磷酸鐵鋰離子電池的結構與工作原理有什么
磷酸鐵鋰離子電池的全名是磷酸鐵鋰鋰離子電池，這名字太長，簡稱為磷酸鐵鋰離子電池。由于它的性能特別適于作動力方面的使用，則在名稱中加入動力兩字，即磷酸鐵鋰動力鋰離子電池。也有人把它稱為鋰鐵（LiFe）動力鋰離子電池。
意義：
金屬交易市場，鈷（Co）最貴，并且存儲量不多，鎳（Ni）、錳（Mn）較便宜，而鐵（Fe）最便宜。正極材料的價格也與這些金屬的價格行情一致。因此，采用LiFePO4正極材料做成的鋰離子電池應是最便宜的。它的另一個特點是對環境無污染。
作為充電電池的要求是：容量高、輸出電壓高、良好的充放電循環性能、輸出電壓穩定、能大電流充放電、電化學穩定性能、使用中安全（不會因過充電、過放電及短路等操作不當而引起燃燒或爆炸）、工作溫度范圍寬、無毒或少毒、對環境無污染。采用LiFePO4作正極的磷酸鐵鋰離子電池在這些性能要求上都不錯，特別在大放電率放電（5～10C放電）、放電電壓平穩上、安全上（不燃燒、不爆炸）、壽命上（循環次數）、對環境無污染上，它是最好的，是目前最好的大電流輸出動力鋰離子電池。
結構與工作原理：
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
LiFePO4電池的內部結構如圖1所示。左邊是橄欖石結構的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）組成的電池負極，由銅箔與電池的負極連接。電池的上下端之間是電池的電解質，電池由金屬外殼密閉封裝。
LiFePO4電池在充電時，正極中的鋰離子Li+通過聚合物隔膜向負極遷移；在放電過程中，負極中的鋰離子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來回遷移而命名的。
緊要性能：
LiFePO4電池的標稱電壓是3.2V、終止充電電壓是3.6V、終止放電壓是2.0V。由于各個加廠家采用的正、負極材料、電解質材料的質量及工藝不同，其性能上會有些差異。例如同一種型號（同一種封裝的標準電池），其電池的容量有較大差別（10%～20%）。
磷酸鐵鋰動力鋰離子電池緊要性能列于表1。為了與其他可充電電池的相比較，也在表中列出其他種類可充電電池性能。這里要說明的是，不同廠加工的磷酸鐵鋰動力鋰離子電池在各項性能參數上會有一些差別；另外，有一些電池性能未列入，如電池內阻、自放電率、充放電溫度等。
磷酸鐵鋰動力鋰離子電池的容量有較大差別，可以分成三類：小型的零點幾到幾毫安時、中型的幾十毫安時、大型的幾百毫安時。不同類型電池的同類參數也有一些差異。這里再解析一種目前使用較廣的小型標準圓柱形封裝的磷酸鐵鋰動力鋰離子電池的參數。其外廓尺寸：直徑為18mm、高650mm（型號為18650），其參數性能如表2所示。
過放電到零電壓實驗：
采用STL18650（1100mAh）的磷酸鐵鋰動力鋰離子電池做過放電到零電壓實驗。實驗條件：用0.5C充電率將1100mAh的STL18650電池洋溢，然后用1.0C放電率放電到電池電壓為0C。再將放到0V的電池分兩組：一組存放7天，另一組存放30天；存放到期后再用0.5C充電率洋溢，然后用1.0C放電。最后比較兩種零電壓存放期不同的差別。
實驗的結果是，零電壓存放7天后電池無泄漏，性能良好，容量為100%；存放30天后，無泄漏、性能良好，容量為98%；存放30天后的電池再做3次充放電循環，容量又恢復到100%。
這實驗說明該電池即使出現過放電（甚至到0V），并存放一按時間，電池也不泄漏、損壞。這是其他種類鋰離子電池不具有的特性。
