大容量及大功率磷酸鋰鐵電池的應(yīng)用

摘要：本文介紹臺(tái)灣威力能源公司大功率及大容量磷酸鋰鐵電池之研究發(fā)展及應(yīng)用。以方型軟包裝電池及10Ah硬殼圓柱型標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)為應(yīng)用范例，電池研究包括極片配方設(shè)計(jì)、電池設(shè)計(jì)、電源管理系統(tǒng)及應(yīng)用測(cè)試，結(jié)果顯示，適當(dāng)?shù)恼{(diào)配電極配方及電池設(shè)計(jì)，磷酸鋰鐵電池可大電流放電至30C，而電壓仍然在2.8V以上，同時(shí)溫度使用范圍從-20℃至70℃都有極佳的表現(xiàn)。文中報(bào)導(dǎo)之電池包含有使用中國及臺(tái)灣公司自行發(fā)展的磷酸鋰鐵粉末，以及美國phostech授權(quán)之磷酸鋰鐵粉末，測(cè)試結(jié)果包括有美國國家實(shí)驗(yàn)室SandiaLab測(cè)試結(jié)論，其顯示磷酸鋰鐵電池具有1C充放電8000次以上的特性。同時(shí)發(fā)表威力能源公司在一些國家應(yīng)用發(fā)展實(shí)例，如電動(dòng)摩托車、不間斷電源、中大型運(yùn)輸工具電源等。

關(guān)鍵詞：磷酸鋰鐵；高功率；電池組

1引言

磷酸鋰鐵材料(LiFepO4)是在1997年由美國德州大學(xué)Goodenough等人發(fā)現(xiàn)的一種應(yīng)用于鋰離子電池的材料，磷酸鋰鐵的橄欖石結(jié)構(gòu)是一種3D立體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，就像尖晶石(spinel)結(jié)構(gòu)一樣，在高溫的狀態(tài)下是很穩(wěn)定的，其充放電原理是磷酸鋰鐵和磷酸鐵之間結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換形成一個(gè)1D通道，讓鋰離子可以穩(wěn)定的型態(tài)活動(dòng)，同時(shí)這樣的相轉(zhuǎn)換產(chǎn)生了3.4V的平臺(tái)電壓，而它的理論電容量也相對(duì)較高，可達(dá)到170mAh/g。磷酸鋰鐵橄欖石結(jié)構(gòu)還有一些優(yōu)點(diǎn)，像較便宜，毒性低，高溫時(shí)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，對(duì)環(huán)境的影響較溫和，循環(huán)穩(wěn)定安全等，這些特性都非常適合用作鋰離子電池材料，而鋰離子電池又是近年來相當(dāng)熱門的一種能源項(xiàng)目，應(yīng)用非常廣泛，如手機(jī)、筆記型計(jì)算機(jī)和油電混合車等，因此磷酸鋰鐵材料已經(jīng)成為高功率鋰離子電池正極材料的重要選擇。

2結(jié)果與討論：

臺(tái)灣威力能源公司將各種不同的磷酸鋰鐵產(chǎn)品用在鋰離子電池的正極上，并將此磷酸鋰鐵鋰離子電池應(yīng)用在多種電器設(shè)備上，這些產(chǎn)品包含了臺(tái)灣T公司，大陸B(tài)公司以及美國p公司的磷酸鋰鐵粉末，以下將一一呈現(xiàn)上述各種材料的電性能及測(cè)試結(jié)果。

2.1臺(tái)灣T公司磷酸鋰鐵粉末測(cè)試

威力能源公司將臺(tái)灣T公司的磷酸鋰鐵粉末制作成方型的軟包裝鋰離子電池，然后進(jìn)行電性能測(cè)試，Z-16-2這種產(chǎn)品的電容量在0.5C的放電情況下可以達(dá)到130mAh/g（圖1）。在大電流測(cè)試方面，15C~18C放電下電容量還能達(dá)到92%以上，20C放電時(shí)電容量還能維持在86%。