磷酸铁锂（LiFePO4）电池的技术性能和特点

（1）技术性能参数

某公司国产的典型的EV、PHEV用磷酸铁锂（LiFePO₄）电池的主要技术性能参数见表3-4。

图3-4 键能对比

图3-5 含热量对比

表3-4 磷酸铁锂（LiFePO₄）电池的技术性能参数

（续）

（2）锂离子电池的充放电特性

1）不同放电率下的放电特性。55Ah的磷酸铁锂（LiFePO₄）电池在不同放电率时其放电特性如图3-6所示，最小的放电率为0.5C，最大的放电率为10C，5种不同的放电率形成一组放电曲线。由图3-6中可看出，不管哪一种放电率，其放电过程中电压是很平坦的（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（放电量达到40Ah以后才出现向下弯曲）。在0.5～10C的放电率范围内，输出电压大部分在2.7～3.2V范围内变化。这说明该电池有很好的放电特性。

2）不同温度下的放电特性。55Ah的磷酸铁锂（LiFePO₄）电池在不同温度下其放电特性如图3-7所示，在不同的温度条件下（从-20～40℃）的放电曲线如图3-7所示。如果在23℃时放电容量为100%，则在0℃时的放电容量降为78%，而在-20℃时降到65%，在40℃放电时其放电容量略大于100%。从图3-7中可看出，磷酸铁锂电池可以在-20℃下工作，但输出能量要降低35%左右。

3）充放电循环寿命特性。55Ah的磷酸铁锂（LiFePO₄）电池充放电循环寿命曲线如图3-8所示。其充放电循环的条件是：以1C充电率充电，以2C放电率放电，历经570次充放电循环。从图3-8的特性曲线可看出，在经过2800次充放电循环，其放电容量未变，说明该电池有很高的寿命。(www.xing528.com)

图3-6 不同放电率下的放电特性曲线

图3-7 不同温度下的放电特性曲线

（3）磷酸铁锂电池的特点

磷酸铁锂电池具有锂离子电池的以下优点：

1）比容量大。以嵌锂炭质材料代替金属锂作为负极，负极材料的质量比容量会有所下降。在金属锂二次电池中，为了保证电池具有一定的循环寿命，金属锂通常需过量3倍以上。因此质量比容量实际降低的程度并不是很大，而从体积比容量上看，则几乎没有降低。故锂离子电池仍保持了金属锂二次电池比容量大的特点。其能量密度达120Wh/kg，是铅酸电池的6倍，Ni—Cd电池的2.5倍和Ni—MH电池的1.8倍。

图3-8 充放电循环寿命曲线

2）电池工作电压高。以嵌锂化合物代替金属锂作为电池负极，会使电池电压有所降低，但二次锂离子电池以石墨或石油焦等炭质材料作为电池负极，由于它们的嵌锂电位较低（0.01～1.5VvsLi/Li⁺），可使电压损失减小到最低限度。选用合适的嵌锂化合物作为电池正极，可使二次锂离子电池具有较高的工作电压。目前锂离子二次电池的工作电压一般为3.0～4.0V，而铅酸电池为2.0V，Ni—Cd电池为1.2V，Ni—MH电池为1.26V。

3）安全性能好，循环寿命长。锂离子二次电池不含有金属锂，只存在锂的嵌入化合物，特别是从动力学来看，锂的化合物比金属锂稳定得多；另一方面，锂离子二次电池在充电过程中，锂离子插入到负极嵌入化合物材料的晶格之中，而不像金属锂二次电池那样沉积在金属锂负极的表面，从而可以避免形成锂枝晶，使得锂离子二次电池的安全性明显改善，循环寿命也大大提高。

4）自放电率小。锂离子二次电池在首次充电过程中会在炭负极表面形成一层固体电解质中间相（SEI）膜，它允许离子通过但不允许电子通过，因此可以较好地防止自放电，使电池的自放电率大大减小，远小于镍氢电池的自放电率，也比铅酸电池的要小很多。

5）清洁无污染。锂离子二次电池不含有铅、镉、汞等有毒物质，同时电池被很好地密封，在使用过程中极少有气体放出，是一种无毒无污染的电池体系。