磷酸铁锂电池技术中国专利申请分析
摘要：磷酸铁锂是目前被广泛关注的锂离子电池正极材料。对磷酸铁锂电池技术中国专利申请进行了统计和分析，指出我国在该技术上的专利申请特点和存在的问题，并结合分析结果，对我国磷酸铁锂专利技术发展提出了几点建议，为相关企业和科研机构进一步研发和市场应用提供参考。
关键词：磷酸铁锂专利分析
1 引言
磷酸铁锂，分子式为lifepo4，又被称为磷酸亚铁锂，锂铁磷酸盐等，其理论比容量为170mah/g，放电平台为3.5v，具有高安全性、稳定的循环性能、环境友好和价格低廉等优点，是目前被广泛关注的商品化锂离子电池电极材料。目前中国能源问题紧张，环境问题突出，因此，磷酸铁锂电池具有巨大的潜在市场。1997年，j.b.goodenough申请了磷酸铁锂专利us5910382，这是关于可充电橄榄石结构磷酸铁锂正极材料的第一个明确的核心专利。我国企业目前在磷酸铁锂开发方面仍落后于国际竞争对手。企业要在如今激烈的市场竞争中谋求发展，必须深层次地重视技术创新。专利是反映创新能力和创新速度的重要指标。本文分析了磷酸铁锂电池在中国的专利申请状况，为相关企业和科研机构进一步研发和市场应用提供参考。
2 数据分析
本文用于分析的专利数据来自于中国专利申请数据库（cnpat），是截止于2010年底被收录的公开专利申请数据。
2.1 磷酸铁锂电池技术发展趋势
图1 磷酸铁锂电池的申请量年度变化
图1中显示了磷酸铁锂电池专利申请量随年度变化的分布图。由图1可以看出，2001-2003年磷酸铁锂的专利申请量仅为个位数；至2007年之前，申请量仍然不足百件；2007-2010年专利申请量呈现快速增长趋势，2007年的申请量是2001年的21倍，是2006年申请量的2倍，而2009年的专利申请量比2007年又翻了一番。由图1可以看出，这一领域技术正处在高速持续发展之中。
1997年j.b.goodenough申请了第一个关于磷酸铁锂正极材料的美国专利，但在2001年才出现磷酸铁锂电池的中国专利申请。经过考察发现2001年的5件专利申请，申请人均为索尼株式会社，其内容均为lifepo4/碳复合材料的合成及由其制备的电池。实际上，2003年磷酸铁锂材料才由美国valence公司率先商品化，而2001年索尼株式会社已经在中国申请了专利，这表明了索尼对尚未产业化的专利新技术具有十分敏锐的洞察力，也表现了其抢占中国市场的决心。索尼成功的一个重要原因，在于它非常善于利用其他公司发明的、尚未被培育成才的技术种子，将它们培育成为成熟的、优秀的技术和产品。索尼是日本的代表性企业之一，日本十分重视生产技术开发的专利发展模式，这使得日本在许多重要工业品方面
不仅产量大，而且质量较高，价格也由于产量大而能够维持在较低水平，因而相对于欧美国家来说具有更强的竞争力。分析表明，第一个申请磷酸铁锂专利cn1641912a的国内企业是深圳华粤宝电池有限公司，该申请于2004年1月2日申请，最终于2007年5月16日视撤，没有得到授权。第一份授权的由国内企业申请的磷酸铁锂专利是北大先行科技产业有限公司于2004年2月20日申请的
cn1559889a，最终于2006年10月18日获得授权。由上述分析可见，中国企业对于新技术的敏感度有待提高。
2.2 主要技术分析
2.2.1 主要技术分布
磷酸铁锂电池技术的专利申请主要集中在以下几个方面：(1)磷酸铁锂材料的制备工艺，如固相法、液相法等工艺的改进，掺杂型磷酸铁锂的制备等；(2)磷酸铁锂电池的结构及制备工艺，如正极配方、电池结构优化等；(3)磷酸铁锂电池的应用，如用在不同的动力装置中；(4)磷酸铁锂电池的管理，如充放电方法、充电保护等；(5)磷酸铁锂的检测技术，如极片的检测，磷酸铁锂材料中各种离子、碳含量的检测等；(6)磷酸铁锂的制造设备的改进，如加热、球磨、干燥设备的改进等。上述几个方面的申请量分布如图2所示。由图2可以看出，目前磷酸铁锂电池技术的研究重点依然是磷酸铁锂材料的制备。这主要是由于磷酸铁锂材料电导率低，导致高倍率充放电性能差，实际比容量低；颗粒粒度不均匀，振实密度
低，导致体积比容量低，因此，如何改进制备工艺，提高磷酸铁锂材料的电导率和比容量成为研究的重点。
图2 磷酸铁锂电池主要技术分布
2.2.2 磷酸铁锂材料的制备方法
磷酸铁锂材料的合成方法主要有固相合成法、液相合成法和其它合成方法。
固相法是目前制备lifepo4最常用、最成熟的方法，也是最容易实现产业化的方法之一，其缺点在于合成的磷酸铁锂粒径较大，电化学性能不够理想。磷酸铁锂材料制备的主要专利技术都集中于固相法的改进，涉及以下几个方面：(1)原料的选择：例如采用三价铁作为铁源以降低成本，以及不同锂源、磷源的使用；(2)各原料混合时条件的控制：例如球磨使用的介质、球磨时研磨的细度等；
(3)烧结气氛的控制；(4)烧结过程的控制：例如采用一次烧结或二次烧结，最佳烧结温度的选择等等。
与传统的固相法相比，液相法可以制备出颗粒细、纯度高的粉体，合成温度低，但通常制备工艺复杂，生产周期长，工业化生产的难度较大。共沉淀法、溶胶-凝胶法和水热法是几种常用的方法：(1)共沉淀法是以可溶性盐为原料，在溶液中混合均匀，加入沉淀剂使之沉淀，沉淀物经过煅烧后得到目标产物；(2)溶胶-凝胶法是以可溶性盐为原料，将其分散在溶剂中，通过水解和缩聚反应形成透明溶胶，调节ph并加热形成凝胶，经过干燥和热处理制备出粉体；
(3)水热法是以可溶性亚铁盐、锂盐和磷酸为原料，在高温高压水热体系中直接合成lifepo4。通过控制反应的温度，ph值反应时间和反应物浓度，可以得到不同形貌的lifepo4。
其它合成方法有炭热还原法、微波法、喷雾干燥法等。(1)炭热还原法主要是在合成过程中产生强烈的还原气氛，可以用三价铁的化合物作为铁源，进一步降低了成本。炭热还原法可以与固相法、共沉淀法、溶胶-凝胶法、微波法、喷雾干燥法等联合使用。该还原性气氛主要是由炭黑、乙炔黑、石墨、碳凝胶等主要由碳构成的物质或者其他热分解能够产生碳的有机物如聚乙烯、聚苯乙烯、蔗糖等形成的；(2)微波法是利用微波辐射加热原料，具有快速、高效的优点。其中，控制微波辐射的能量、辐射时间是微波法的关键；
(3)喷雾干燥技术主要是与液相法联合使用，采用喷雾干燥技术处理前驱体溶液，调节进气压力、进料速度和前驱体溶液固含量来控制最终产物的粒度，使得所得产品粒度分布均匀，粒度大小可调。在磷酸铁锂材料的制备专利中，各种不同的制备方法的申请量所占的比例如图3所示。由图3可以看出，目前关注的重点仍然是固相法，其次是共沉淀法和喷雾干燥技术。
2.3 磷酸铁锂电池专利申请人分析
进过分析得到，专利申请量前十位的申请人为：比亚迪股份有限公司、清华大学、中南大学、深圳市比克电池有限公司、彩虹集团公司、浙江大学、复旦大学、福建师范大学、河南联合能源有限公
司、山东海霸通讯设备有限公司。他们共申请了181件专利，占总数（795件）的22.7%，其中企业的专利申请量为91件，高校的专利申请量为90件，企业的专利申请量与高校申请量相当，这表明磷酸铁锂电池技术引起了企业和高校的同等重视，中国的电池企业研发能力增强，专利保护意识提高，企业正在加强研发经费的投入强度，逐步成为专利技术创新的主体。排名第一的比亚迪股份有限公司专利申请量为36件，所占的比例为4.5%，排名第十的山东海霸通讯设备有限公司专利申请量仅为9件，占总数的比例为1.1%。这表明目前磷酸铁锂技术的专利申请离散度较大，尚未形成技术垄断。排名前十名的申请人全部是国内申请人，可见，近年来国内对磷酸铁锂技术研发投入加大，取得了很多的研究成果。在此基础上，高校应当更加注重基础研究，为企业提供知识人才，加大知识产权保护力度，提高专利质量，加强专利成果的产业化；企业应当注重专利人才和专利技术的引进、消化、吸收，努力提高自身的专利技术创新水平和专利技术国际竞争力。
图5表示了申请人历年申请量的变化趋势。由图5可以看出，对于集中申请期而言，比亚迪股份有限公司是2006-2008年，深圳市比克电池有限公司是2007年，而彩虹集团公司是2010年，这与各企业研发方向的调整有关；而对于高校而言，历年的申请量基本保持稳定，不存在集中申请期，高校是以研究为主，不以盈利为主要
目的，因此能够对某一研究方向进行持续稳定的研究。清华大学在2003年即申请了专利，比企业早2年，这与该校一贯的技术前瞻性密不可分；由图5的数据上看，作为国内知名电池企业的比亚迪股份有限公司和深圳市比克电池有限公司已不再进行磷酸铁锂电池
技术的进一步开发，而此前一直没有相关专利申请的彩虹集团公司却厚积薄发，仅2010年即提出了15项专利申请。
由表1可以看出，无论是公司还是企业，主要的技术重点都在于磷酸铁锂制备方法的改进，对于高校而言，更偏重于制备方法的改进，而对于企业而言，也比较关注磷酸铁锂电池整体制造的研究。上述差别的主要原因在于：(1)高校偏重于基础研究；(2)在高校中，主要是采用小型的实验电池进行材料的性能研究，而研究电池的整体构造，需要进一步的放大实验，而高校往往不具备制造大容量电池的条件，因此，对电池的整体构造研究较少；(3)企业主要更注重应用研究，因此更注重磷酸铁锂材料在电池中的应用情况，以得到性能更佳的电池产品。
2.4 地域分析
图6是各省市专利申请量分析。可见，广东的申请量最多，占24.84%，其次是北京和浙江，三者之和几乎占总量的50%。广东和浙江的申请量高，主要原因是上述地区经济发达，创业投资环境好，拥有很多能源企业，而且上述区域的政府对专利技术成果较为重视，鼓励自主创新；而北京作为中国科技文化的中心，拥有数量众
多的高等院校和研究机构，国家一直对这些院校和机构的基础研究给予很大的重视，因此在区域创新上表现出很强的优势。可见，政府对于其所在区域的专利发展起重要作用。要提高区域创新能力，需要政府采取有效措施，加大基础研究的投入，关注企业专利技术的创新和生存发展，促进企业实施专利技术发展战略。由图6也可以看出，外国在中国的专利申请仅6.82%，这表明国外的企业或研究机构对磷酸铁锂电池技术在中国的保护重视程度不高。
3 对我国磷酸铁锂电池专利技术发展的建议
目前，法国国家科学技术研究中心掌握着磷酸铁锂的原始专利核心技术，在世界范围内，在磷酸铁锂电池领域，日本企业的申请量最高，在我国国内虽然也具有一定规模的专利申请量，但如何面对国外公司的专利壁垒，国内企业如何突出重围，在竞争激烈的市场中拥有一席之地，制定合理的研发和专利策略是至关重要的。通过对磷酸铁锂电池技术的中国专利申请的统计分析，笔者认为高校、企业、政府三者互动，协同发展，才是最有效的专利战略，为此，笔者给出如下几个方面的建议：(1)高校应当加强实验室建设，为发明创造提供重要基地；积极建立大学-企业专利技术研发中心，以此为企业营造专利技术研发平台，为大学师生理论与实践的紧密结合提供常设平台，加快大学的专利成果转化；高校具有科技和人才双重优势，应当注重培养高层次的复合型人才，用于知识产权服务和管理工作，加强知识产权保护工作；(2)中国企业需要大力发
展研发机构，提高企业的研发能力；加强研发经费的投入强度，提高研发效率；加强专利外部合作，加强专利的国外和国际保护；(3)国家和政府应加大对技术研发的扶持力度，既要加大对研发的投入，也要加大对专利申请的扶持和资助；提高国民的专利意识；积极实施中小企业的专利促进战略，关注中小企业的专利技术的创新和生存发展；引进国外发达国家的先进专利技术，积极进行消化吸收，并在此基础上最终实现提高自主创新能力的目标。
总之，在世界范围内，我国企业在磷酸铁锂电池领域的专利保护与国外企业相比还比较薄弱，但是对于中国专利申请而言，国外企业进入中国的该领域的专利申请数量较少，我国企业应当抓住机遇，积极稳妥地开展该领域专利技术的保护，进一步提高专利申请的数量和质量，通过技术创新提升企业的核心竞争力，从而在市场竞争中立于不败之地。
低温磷酸铁锂电池测试方法及检测标准 1．电池测试方法 1.1蓄电池充电 在20℃士5℃条件下，蓄电池以1I 3 (A)电流放电，至蓄电池电压达到2.0 V，静置 1h，然后在20℃±5℃条件下以1I 3 (A)恒流充电，至蓄电池电压达3.65V时转恒 压充电，至充电电流降至0.1I 3 时停止充电。充电后静置lh。 1.2 20℃放电容量 a) 蓄电池按1.1方法充电。 b) 蓄电池在20℃士5℃下以1I 3 (A)电流放电，直到放电终止电压2.0V 。 c) 用1I 3 (A)的电流值和放电时间数据计算容量(以A.h计)。 d) 如果计算值低于规定值，则可以重复a)一c)步骤直至大于或等于规定值，允许5次。 1.3 -20℃放电容量 a) 蓄电池按1.1方法充电。 b) 蓄电池在-20℃士2℃下储存20h。 c) 蓄电池在-20℃士2℃下以1I 3 (A)电流放电，直到放电终止电压2.0V。 d) 用c)电流值和放电时间数据计算容量(以A.h计)，并表达为20℃放电容量的百分数。 1.4 -40℃放电容量 a) 蓄电池按1.1方法充电。 b) 蓄电池在-40℃士2℃下储存20h。 c) 蓄电池在-40℃士2℃下以1I 3 (A)电流放电，直到放电终止电压2.0V。 d) 用c)电流值和放电时间数据计算容量(以A.h计)，并表达为20℃放电容量的百分数。 备注：1I 3— 3h率放电电流，其数值等于C 3 /3。 C 3 — 3 h率额定容量(Ah)。 1.5 高温荷电保持与容量恢复能力: a) 蓄电池按1.1方法充电。 b) 蓄电池在60℃士2℃下储存7day。 c) 蓄电池在20℃士5℃下恢复5h后，以1I 3 (A)电流放电，直到放电终止电压2.OV d) 用 c)的电流值和放电时间数据计算容量(以A.h计)，荷电保持能力可以表达为额定容量的百分数。 e) 蓄电池再按1.1方法充电。 f) 蓄电池在20℃士5℃下以11 3 (A )电流放电，直到放电终止电压2.0V 。
技术及服务规范书 1.概述 1.1定义 本技术要求规定了中国铁塔股份有限公司对梯次利用磷酸铁锂电池组（以下简称梯次电池）的技术要求，适用于中国铁塔股份有限公司梯次利用磷酸铁锂电池组产品的采购、使用、维护等。 铁塔公司本次采购的梯次电池，要求提供电池原生产品牌、出厂日期、应用车型、作为动力电池使用年限等信息，便于建立梯次电池档案。 说明： 1）不同使用年限的单体电池，按使用年限最长的标记； 2）应用车型按：a 大巴车，b 乘用车，c 其他； 3）标称容量：同一电池组中不同单体电池的标称容量，取最低值。 1.2参考标准 1.2.1供应商的设备应参考以下技术标准： 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 1)GB/T 191 包装储运图示标志 2)YD/T 1051-2010 通信局（站）电源系统总技术要求 3)YD/T 5040-2010 通信电源设备工程安装设计规范 4)YD/T 2344.1-2011 通信用磷酸铁锂电池组第1部分：集成式电池组 5)YD/T 2344.2-2015 通信用磷酸铁锂电池组第2部分：分立式电池组 6)Q/ZTT 2217.3-2016 蓄电池技术要求第3部分：磷酸铁锂电池组（集 成式）
7)YD/T 1363.3-2014 通信局(站)电源、空调及环境集中监控管理系统 第3部分：前端智能设备协议 1.2.2本技术要求与中国行业标准不一致的地方，以本技术要求为准；本文件提出的具体技术要求高于上述文件和规范要求的，以本文件为准。 1.2.3如无特别说明，本技术规范书提及的试验方法应符合YD/T 2344.1-2011《通信用磷酸铁锂电池组第1部分：集成式电池组》的规定。 1.3名词和术语 1.3.1梯次利用磷酸铁锂单体电池 梯次利用磷酸铁锂单体电池是指原在电动汽车上使用的动力磷酸铁锂电池，退役后容量下降但性能仍满足通信使用要求，其单体电池标称电压为3.2V。 1.3.2梯次磷酸铁锂电池模块 由梯次利用磷酸铁锂单体电池并联或串联而成的电池组合。 1.3.3电池管理系统（BMS） 主要用于对梯次电池充电过程、放电过程和安全性进行管理，提高梯次电池使用寿命，并为用户提供相关信息的电路系统的总称，一般由监测、保护电路、电气、通讯接口等组成。BMS应能实现对单体电池的监测和管理。 1.3.4梯次磷酸铁锂电池组（简称梯次电池） 由若干个电池模块或单体电池和电池管理系统组成，电池模块或单体电池与电池管理系统可放置于一个单独的机械电气单元内，也可分立放置。 1.3.5额定容量 指在环境温度为25℃±2℃条件下，梯次电池以3h率放电至终止电压时所 应提供的电量，用C 3表示，单位为安时 (Ah)；3h率放电电流用I 3 表示，数值为 0.33C 3 ，单位为安培（A）。 1.3.6原始容量 指梯次利用电池作为原动力电池在电动汽车上使用时的初始额定容量。 1.3.7标称容量 指梯次利用电池重组后出厂标定的额定容量，该容量用于标识整组电池容量。 1.3.8实测容量 指梯次利用电池送检样品经过实验室测试的实测额定容量。梯次利用电池的实测容量与标称容量的差值应为正偏差。
磷酸铁锂动力电池特性及应用 自锂离子电池问世以来，围绕它的研究、开发工作一直不断地进行着，上世纪90年代末又开发出锂聚合物电池，2002年后则推出磷酸铁锂动力电池。 锂离子电池内部主要由正极、负极、电解质及隔膜组成。正、负极及电解质材料不同及工艺上的差异使电池有不同的性能，并且有不同的名称。目前市场上的锂离子电池正极材料主要是氧化钴锂(LiCoO2)，另外还有少数采用氧化锰锂(LiMn2O4)及氧化镍锂(LiNiO2)作正极材料的锂离子电池，一般将后两种正极材料的锂离子电池称为“锂锰电池”及“锂镍电池”。新开发的磷酸铁锂动力电池是用磷酸铁锂(LiFePO4)材料作电池正极的锂离子电池，它是锂离子电池家族的新成员。 一般锂离子电池的电解质是液体的，后来开发出固态及凝胶型聚合物电解质，则称这种锂离子电池为锂聚合物电池，其性能优于液体电解质的锂离子电池。 磷酸铁锂电池的全名应是磷酸铁锂锂离子电池，这名字太长，简称为磷酸铁锂电池。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”两字，即磷酸铁锂动力电池。也有人把它称为“锂铁(LiFe)动力电池”。 采用LiFePO4材料作正极的意义 目前用作锂离子电池的正极材料主要有：LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2及LiFePO4。这些组成电池正极材料的金属元素中，钴(Co)最贵，并且存储量不多，镍(Ni)、锰(Mn)较便宜，而铁(Fe)最便宜。正极材料的价格也与这些金属的价格行情一致。因此，采用 LiFePO4正极材料做成的锂离子电池应是最便宜的。它的另一个特点是对环境无污染。 作为可充电电池的要求是：容量高、输出电压高、良好的充放电循环性能、输出电压稳定、能大电流充放电、电化学稳定性能、使用中安全(不会因过充电、过放电及短路等操作不当而引起燃烧或爆炸)、工作温度范围宽、无毒或少毒、对环境无污染。采用LiFePO4作正极的磷酸铁锂电池在这些性能要求上都不错，特别在大放电率放电(5～10C放电)、放电电压平稳上、安全上(不燃烧、不爆炸)、寿命上(循环次数)、对环境无污染上，它是最好的，是目前最好的大电流输出动力电池。 LiFePO4电池的结构与工作原理 LiFePO4电池的内部结构如图1所示。左边是橄榄石结构的LiFePO4作为电池的正极，由铝箔与电池正极连接，中间是聚合物的隔膜，它把正极与负极隔开，但锂离子Li+可以通过而电子e-不能通过，右边是由碳(石墨)组成的电
磷酸铁锂电池充电器CN3059 磷酸铁锂电池是一种用磷酸铁锂（LiFePO4）材料作电池正极、用石墨作电池负极的新型锂离子电池。关于该电池的详细介绍请参看本刊9期磷酸铁锂动力电池一文。 磷酸铁锂电池的标称电压是3.2V、终止充电电压是3.6±0.05V、终止放电电压是2.0V。该电池与锂离子电池一样要求恒流、恒压充电，充电率范围是0.2～1C。 上海如韵电子有限公司在自主开发出单节锂电子充电器芯片CN3052及CN3056后，2007年又开发出性能更好的单节磷酸铁锂充电器芯片CN3058及CN3059，满足了市场的需求。本文将介绍CN3059。 特点与应用 CN3059是一种对单节磷酸铁锂电池进行恒流、恒压充电的充电器IC。用该IC 组成的充电器主要特点：充电电流可由一外设电阻RISET设定，最大充电电流可达1A；输入电压4～6V，可采用USB接口或4.5～6V输出电压（输出电流1000～1500mA）的AC/DC适配器供电；充电器电路简单、外围元器件少、成本低；对过放电（电池电压＜2.0V）的电池有小电流预充电模式；内部有功率器理电路，若芯片的结温超过115℃时能自动降低充电电流作过热保护，使用户可设置较大的充电电流，以提高充电效率；有两个LED分别作充电状态指示及充电结束指示；有输入电压过低（＜3.61V）时的输出锁存功能、自动再充电功能、电池温度监测功能；采用小尺寸、散热增强性的10引脚DFN封装；充电温度范围0～45℃或0～65℃(由充电电池参数决定)。 CN3059是磷酸铁锂电池的专用充电器IC，但它还有一个独特的特点：外设一个电阻RVSET，它可以增加恒压充电的输出电压。利用这个独特的特点，可以组成简易的3节镍氢电池充电器及4V铅酸电池充电器或锂离子电池充电器。 由CN3059组成的充电器适合充 0.5～4Ah的磷酸铁锂电池。其应用领域：矿灯、LED应急灯、警示灯；车模、船模、航模及电动玩具；在照相机中，用3.2V磷酸铁锂电池替代一次性3V锂电池（型号为CR123A），其外廓尺寸相同；通信装置；小型医疗仪器及野外测试仪器；小型电动工具等。另外，可采用CN3059组成充3节镍氢电池及4V铅酸电池的充电器等。 封装、引脚排列及功能 CN3059采用散热增强型10引脚小尺寸DFN封装，其引脚排列如图1所示，各引脚功能如表1所示。
磷酸铁锂电池直流内阻 测定精编 Document number：WTT-LKK-GBB-08921-EIGG-22986
LiFePO4/C锂离子电池直流内阻测试研究 摘要：研究了圆柱形动力磷酸铁锂锂离子电池在不同电流、不同测试持续时间下的直流内阻。分析了电池SOC、充电电流和放电电流、持续时间以及电流和时间的交互作用对电池直流内阻的影响。研究表明，测试电流和持续时间对电池的直流内阻影响比较大，在30~80%SOC范围内相同测试条件下电池的直流内阻变化不大；放电测试条件下的直流内阻略高于充电测试条件下的直流内阻；在0~10s 内，电池的直流内阻测试值与测试时间呈线性变化关系；容量型电池与功率型电池的直流内阻变化规律相同。 关键词：直流内阻，磷酸铁锂,锂离子电池，动力电池，测试方法 Study on the DC internal resistance of LiFePO4/C Li- ion battery Abstract: DC internal resistance of battery is an essential parameter for designing vehicle auxiliary system and battery pack. The effects of current, time, SOC on DC internal resistance of LiFePO4/C Li-ion battery were tested and analyzed respectively. The research shows that the DC internal resistance is similar at 30~80% SOC on the same test methods, the DC internal resistance with
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/3d14019311.html, 浅谈磷酸铁锂电池的性能与应用 作者：张志伟 来源：《中国科技博览》2015年第30期 [摘要]随着科学技术发展速度不断加快，锂离子电池技术也得到了相应的发展，磷酸铁锂带电池应运而生，这种类型的电池所具优势明显，如安全性好、没有记忆效应、工作电压高、循环寿命长以及能量密度大等。下面笔者就磷酸铁锂电池的性能以及应用进行研究和分析。 [关键词]滇池；性能；磷酸铁锂；储能 中图分类号：TG113.22 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）30-0368-01 一、前言 目前在锂电池的研究中，所研究的主要正极材料包含有LMin2O4、LiCoO和LiNiO2等，但因钴资源有限，再加上其有毒，在制备钼酸锂上难度较大。自从磷酸铁锂所具的可逆嵌脱锂特性被报道以后，该材料也受到了广泛关注，关于该材料方面的研究和文献报道也随之增多，和传统锂电池比较，磷酸铁锂电池所具安全性能较好，原材料来源比较广泛，循环寿命长且成本较低等，目前在通信、电网建设中已得到广泛应用。 二、磷酸铁锂电池性能分析 磷酸铁锂电池正极由LiFePO4材料所构成，由铝箔连接正极；电池负极为碳石墨构成，由铜箔和负极连接；电池中间为聚合物隔膜，借助于此隔开电池正负极，其中锂电子能经过隔膜，而电子不可经过隔膜，在电池内存在电解质。于LiFePO4和FePO4间完成电池充放电反应，充电期间，LiFePO4缓慢脱离出锂离子成为FePO4；放电期间，锂离子嵌入FePO4逐渐形成为LiFePO4。当电池在充电时，自磷酸铁锂晶体电池中锂离子迁移至晶体的表面，于电场力不断作用下开始进入电解液，接着穿过隔膜，而后通过电解液迁移至石墨晶体表面，继而嵌入到石墨晶格。在此时，电子通过导电体逐渐流向电池正极铝箔集电极，通过极耳—电池正极柱—外电路—负极极柱—负极极耳逐步流向至铜箔集流体，最后再通过导电体流至石墨负极，从而使负极电荷可达到平衡。电池在放电期间，锂离子脱嵌于石墨晶体，进入电解液，接着穿过隔膜，通过电解液迁移至磷酸铁锂晶体表面，而后重新嵌入至磷酸铁锂晶格中，此时，电子通过导电体逐渐流向至铜箔集电极，通过极耳—电池负极柱—外电路—正极极柱—正极极耳而流向至铝箔集流体，并再通过导电体流至电池正极，以便正极电荷达到平衡。 磷酸铁锂电池借助于自身所具独特优势，如高工作电压、绿色环保、能量密度大、支持无极扩展以及循环寿命长等，将其组成为储能系统以后能够大规模储存电能。由磷酸铁锂电池构成的储能系统，除磷酸铁锂电池组外，还包含有电池管理系统、中央监控系统、换流装置以及变压器，其中换流装置中又包括整流器以及逆变器。该系统能量转换机理主要如下：在充电
温度对磷酸铁锂电池的影响分析 锂离子电池具有工作电压高（是镍氢、镍镉电池的3倍）、比能大（可达165Wh/kg,是镍氢电池的3倍）、体积小、质量轻、循环寿命长、自放电低、无记忆效应、无污染等众多优点。在新能源行业磷酸铁锂电池被看好，电池循环寿命可达到6000次左右，放电稳定，被广泛应用在动力电池和储能等领域。 但其推广的速度及应用领域广度、深度却不尽如意。阻碍其快速推广的因素除了价格、电池材料自身引起的批次一致性等因素外，其温度性能也是重要因素。此文考察了温度对磷酸铁锂电池性能的影响，同时考察了电池组在高低温情况下的充放电情况。 一、单体（模组）常温循环汇总 常温测试电池的循环寿命可以看出，磷酸铁锂电池的长寿命优势，目前做到3314个循环，容量保持率依然在90%，而达到80%的寿命终止可能要做到4000次左右。 1、单体循环 目前已完成：3314cyc，容量保持率为90%。 受电芯的加工工艺和模组的成组工艺影响，电池在PACK完成后其中的不一致性已经形成，工艺越精湛成组的内阻越小，电芯间的差异性越小。以下模组
的循环寿命是目前大部分磷酸铁锂能做到的基本数据，这样在使用过程中就需要BMS对电池组定期进行均衡，减小电芯间差异，延长使用寿命。 2、模组循环 目前已完成：2834cyc，容量保持率为67.26%。 二、单体高温循环汇总 高温工况下加速电池的老化寿命。 1、单体充放电曲线 2、高温循环
高温循环完成1100cyc，容量保持率为73.8%。 三、低温对充放电性能影响 电池在0～-20℃温度下，放电容量分别相当于25℃温度下放电容量的88.05％、65.52％和38.88％；放电平均电压依次为3.134、2.963 V和2.788 V，一20℃放电平均电压比25℃时降低了0.431 V。从上述分析可知，随着温度的降低，锂离子电池的放电平均电压和放电容量均有所降低，尤其当温度为-20℃时，电池的放电容量和放电平均电压下降较快。
磷酸铁锂电池及充电器原理结构 ?随着科学技术的发展及电化学材料及工艺技术的进步，人们不断地研究、开发出新型电池材料及新型电池。继镍镉、镍氢可充电电池之后，在1991年开发出可充电的锂离子电池，1995年又推出性能更好的聚合物锂电池，到2002年后，新型磷酸铁锂电池又问世。 2），另外还有少数采用氧化锰锂（LiMn2O4）及氧化镍锂（LiNiO2）作正极材料。新型磷酸铁锂电池是一种用磷酸铁锂（LiFePO4）作电池正极，用石墨作负极的锂离子电池。它的工作原理与锂离子电池完全相同，是锂离子电池家族中的新成员。 4电池。 4电池应是最便宜的。另外它具有放电平台特别平坦、能用大放电率放电（5~10C）、特别安全（不会因过充电、过放电、甚至短路时发生燃烧或爆炸）、循环寿命长、对环境无污染等特点，作为大电流输出的动力电池，它的性能是最佳的。 4正极材料，有一些工厂已小批量生产各种不同容量的LiFePO4电池（容量从几百mAh到几百Ah）。由于生产时间不长、产量不大，还是初创阶段，因此目前在价格上比同样容量的锂离子电池还贵，但是还供不应求，经常发生缺货。这种现象将在1~2年内得到改进。到那时LiFePO4电池的价格更齐全、质量进一步提高，价格也更便宜，应用将更广泛。 1. LiFePO4电池主要特点 4电池可在2~10C放电率范围长期工作，甚至于在10秒短时间内可达20C的放电率。采用LiFePO4电池作为动力的汽车有极好的加速性能、用作电动工具手电钻电源时则有高的钻孔速度，并能对硬度较大的材料进行钻孔。 4电池在不同放电率时的放电特性如图1所示。 图1 图2 4电池的放电特性是极好的； 4电池作循环寿命试验，其结果是：锂离子动力电池做了300个循环后，其放电容量已降到85%；而LiFe PO4电池做了500个循环后，其放电容量还大于95%。 4电池做了300个循环放电容量还大于80%。
LiFePO /C锂离子电池直流内阻测试研究 4 摘要：研究了圆柱形动力磷酸铁锂锂离子电池在不同电流、不同测试持续时间下的直流内阻。分析了电池SOC、充电电流和放电电流、持续时间以及电流和时间的交互作用对电池直流内阻的影响。研究表明，测试电流和持续时间对电池的直流内阻影响比较大，在30~80%SOC 范围内相同测试条件下电池的直流内阻变化不大；放电测试条件下的直流内阻略高于充电测试条件下的直流内阻；在0~10s内，电池的直流内阻测试值与测试时间呈线性变化关系；容量型电池与功率型电池的直流内阻变化规律相同。 关键词：直流内阻，磷酸铁锂,锂离子电池，动力电池，测试方法 /C Li-ion battery Study on the DC internal resistance of LiFePO 4 Abstract: DC internal resistance of battery is an essential parameter for designing vehicle auxiliary system and battery pack. The effects of current, time, SOC on DC internal resistance of LiFePO4/C Li-ion battery were tested and analyzed respectively. The research shows that the DC internal resistance is similar at 30~80% SOC on the same test methods, the DC internal resistance with discharging methods is larger than it with charging methods, and the DC internal resistance is linear with the test time in 10s at the same SOC and current. The DC internal resistance variation rules of the high energy battery are similar to the high power battery. , Li-ion battery, power battery, Keywords: DC internal resistance, LiFePO 4 test methods 内阻是评价电池性能的重要指标之一。内阻的测试包括交流内阻与直流内阻。对于单体电池，一般以交流内阻来进行评价，即通常称为欧姆内阻。但对于大型电池组应用，如电动车用电源系统来说，由于测试设备等方面的限制，不能或不方便来直接进行交流内阻的测试，一般通过直流内阻来评价电池组的特性。在实际应用中，也多用直流内阻来评价电池的健康度，进行寿命预测，以及进行系统SOC、输出/输入能力等的估计。在生产中，可以用来检测故障电池如微短路等现象。 直流内阻的测试原理是通过对电池或电池组施加较大的电流（充电或放电），持续较短时间，在电池内部还没有达到完全极化的情况下，根据施加电流前后电池的电压变化和施加的电流，计算电池的直流内阻。测试直流内阻必须选择好四个参数：电流（或采用的倍率）、脉冲时间、荷电状态（SOC）、测试环境温度。这些参数的变化对直流内阻有较大的影响。 直流内阻不仅包括了电池组的欧姆内阻部分(交流内阻部分)，还部分包括了电池组的一些极化电阻。而电池的极化受电流、时间等影响比较大。目前常用的直流内阻测试方法有以下三个：（1）美国《FreedomCAR电池测试手册》中的HPPC测试方法：测试持续时间为10s，施加的放电电流为5C或更高，充电电流为放电电流的0.75。具体电流的选择根据电池的特性来制定。（2）日本JEVSD713 2003的测试方法，原来主要针对Ni/MH电池，后也应用于锂离子电池，首先建立0～100％SOC下电池的电流一电压特性曲线，分别以1C、2C、5C、10C的电流对设定SOC下的电池进行交替充电或放电，充电或放电时间分别为10s，计算电池的直流内阻。（3）我国“863”计划电动汽车重大专项《HEV用高功率锂离子动力蓄电池性能测试规范》中提出的测试方法，测试持续时间为5s，充电测试电流为3C，放电测试电流为9C。 JEVS法、HPPC法两种测试方法各有特点，JEVS法采用0～10C“系列”电流可以避免采用单一电流产生的结果偏差，其假定电池的内阻主要成分是近似恒定的欧姆阻抗，因此
磷酸铁锂电池简介 1.磷酸铁锂电池定义 磷酸铁锂电池是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。 2.磷酸铁锂正极材料 磷酸铁锂作为锂离子电池用正极材料具有良好的电化学性能，充放电平台十分平稳，充放电过程中结构稳定。同时，该材料无毒、无污染、安全性能好、可在高温环境下使用、原材料来源广泛等优点，是目前电池界竞相开发研究的热点。该材料具有发上图所示的晶体结构。工作电压范围：2.5～3.6V，平台约3.3V，比钴酸锂电池3.7V低一些。由于该材料导电性差，需往磷酸铁锂颗粒内部掺入导电碳材料或导电金属微粒，或者往磷酸铁锂颗粒表面包覆导电碳材料，提高材料的电子电导率；或掺杂金属离子来提高导电性。这样材料的密度低，做成电池的体积比容量低，只有180Wh/L（钴酸锂可做到400Wh/L 以上），在小电池领域，同样尺寸电池只有现有电池容量的一半不到。 3.磷酸铁锂的优点: （1）安全。磷酸铁锂的安全性能是目前所有的材料中最好的。绝不用担心爆炸。 （2）稳定性高。包括高温充电的容量稳定性，储存性能等。这是最大的优点。 （3）环保。整个生产过程清洁无毒。所有原料都无毒。不像钴是有
毒的物质。 （4）价格便宜。 4.磷酸铁锂的缺点： （1）导电性差，目前可通过添加C或其它导电剂得到解决。即：LiFePO4/C正极。 （2）振实密度较低。一般只能达到1.3-1.5，电池极片的面密度低，所以同样型号的电池容量更低。从消费便携电子产品上看，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。 （3）制造成本偏高，在电池生产上加工困难、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)。 （4）技术还未成熟。由于振实密度低，比表面积大，需要改变电池先行工艺。而且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。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。 5.磷酸铁锂电池产业：优势分析 （1）磷酸铁锂产业符合政府产业政策的导向，各国都把储能电池和动力电池的发展放在国家战略层面高度，配套资金和政策支持的力度很大，中国在这方面有过之而不及，过去关注镍氢电池，现在则把目光更多的集中到磷酸铁锂电池上。 （2）LFP代表了电池未来发展的方向，随着技术成熟，甚至可能成为
电池名词解释 最近发现有许多人对电池的专有名词有一些误解，因此笔者在此 对这些名词做一些整理，希望能帮助大家正确的了解，而不要产生一些认知的误会。 一次电池 顾名思义为只可使用一次性的电池，当电池内以化学能转变为电 能来提供电力，也无法透过充电或其它方式将原有电能补充回来，因此完全放电后将不可再使用，这是电化学反应为不可逆转。一般市面上常见的干电池、碳锌电池、碱性电池、水银电池、锌空气电池等, 皆属此一次性电池。不同的一次性电池种类有不同的使用方式，但都局限于单次的使用。在制造上许多电池种类的原料使用及制程上所使用的材料具有污染性，对环境以及人体具有相当大的影响。 二次电池 二次电池是可以再重复使用的电池，可持续的充电、放电使用, 二次电池一样是经过化学能转换成电能，但可以藉由充电方式，将电能重新转化成化学能，便可让电池再次使用，而使用的次数随着材料与设计有其差异性。市面上常见的有铅酸电池、胶体电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、锂离子聚合物电池、磷酸铁锂电池等。不同种类的二次电池因为其额定电压、额定容量、使用温度以及安全性, 有其不同的使用。在制造上许多电池种类的原料使用及制程上所使用的材料具有污染性，对环境以及人体具有相当大的影响。 碳锌电池 碳锌电池又称碳锌干电池、碳性电池、碳性电芯，外壳由锌构成。 既可以作为电池的容器，又可以作为电池的负极。碳锌电池是从液体Leelanche电池发展而来。传统或一般型以氯化铵为电解质；电池则
通常是使用氯化锌为电解质的碳锌电池，是一般使用的廉价电池的一种改良版。电池的正极主要是由粉末状的二氧化锰和碳构成。电解液 是把氯化锌和氯化铵溶于水中所形成的糊状溶液。碳锌电池是最便宜的原电池，因此成为很多厂商的首选，因为这些厂商所销售的设备中常常需要配送电池。锌碳电池可以用于遥控器、闪光灯、玩具或晶体管收音机等功率不大的设备。此电池正极的碳棒与二氧化锰中所混合的碳只负责引出电流，并不参与反应，正极实际参与还原反应并提供正电的是二氧化锰中的锰，因此，又称为锰锌电池、锌锰电池或锌一 氧化锰电池，也有简称锰干电池的。碳锌电池的电压为。 锌空气电池 锌空气电池(Zinc-air battery) 是一类结构特殊的品种。负极采用了锌合金。而正极材料，则是空气中的氧。在储存时一般保持密封, 所以基本上没有自放电。又称锌氧电池，有时也被称为锌空电池。由于锌空电池内部含有高浓度的电解质 (氢氧化钾具有强碱性、强腐蚀
磷酸铁锂电池的充放电机理及释疑（通俗篇） 1．充电机理：充电时，电池的正极、负极间外接一正向电压，这个正向电压在电池的正极、负极间产生了正向电场，带电离子在电场中受力要移动，其中带正电的锂离子向负极移动，锂离子脱出正极后，正极上就多出了电子，正极上的电子则受充电电源正极吸引力向充电电源的正极移动，充电电源负极的电子受电池负极（带正电的锂离子）吸引力向电源的负极移动。这样的结果是：电源正极的锂离子在电池内部由正极流向负极，电源正极的电子由电池正极经电池外部流向电池负极，电子在导体的有序移动就产生了电流（不过物理学规定电流的方向与电子流的方向相反），其实充电的过程就是由外部电源强行将锂离子从正极拉到负极的过程，这个过程是一个纯物理过程，没有任何化学反应，充电过程中电池正极重量在减少，负极重量在增加。充了电的电池正极和负极是中性的，并不像人们想象的正极有多余的正电荷，负极有多余的电子。电池怕过冲电，过冲后果可以这样理解，随着充电的不断进行，电池正极的锂离子不断减少，由于锂离子和磷酸根离子有亲和力，减少到一定程度必须提高充电电压（增强电池内部的电场强度）才能将越来越少的锂离子拉到负极，这样将破坏正极材料和负极材料的结构和性能，对电池造成伤害，影响电池寿命。为了防止过充，设计了控制器对充电过程进行控制，充到一定程度控制器切断充电电源，结束充电过程。充电就是让电池储存能量，储存能量的数值等于充电时间对充电电压与电流乘积的积分。
2.放电机理：电池外部接上负载后，由于锂离子和磷酸根离子有亲和力，磷酸根离子吸引锂离子从电池负极向电池正极移动，移到正极的锂离子又吸引外接电路中的电子向电池正极移动，由于锂离子从电池负极向电池正极移动，负极就多了电子，多的电子通过外部导体和负载负载向正极移动，这样的结果是：电源负极的锂离子在电池内部由负极流向正极，电源负极的电子由电池负极经电池外部流向电池正极，电子在导体的移动就产生了电流，放电过程也是一个纯物理过程，没有任何化学反应，放电过程中电池正极重量在增加，负极重量在减少。放了电的电池正极和负极也是中性的。电池怕过放电，过放后果可以这样理解，随着放电的不断进行，电池负极的锂离子不断减少，当负极几乎没有锂离子了，活跃程度弱于锂离子的铜离子在便向正极移动，这样将破坏负极材料和正极材料的性能，对电池造成伤害，影响电池寿命。为了防止过放，设计了控制器对放电过程进行控制，放到一定程度控制器切断负载，结束放电。放电就是电池释放能量，释放能量的数值等于放电时间对放电电压与电流乘积的积分。 3．释疑：（1）关于电的速度：光的传播速度就是光子的移动速度，而电的传播速度是指电场的传播速度，不是电子的移动速度。导线中的电子每秒能移动几米就已经是很高的速度了。电子在导体中是排队前进的，电场的传播速度非常快，在真空中，这个速度的大小约接近于光速。“电”的传播过程大致是这样的：电路接通以前，金属导线中虽然各处都有自由电子，但导线内并无电场，整个导线处于静电平衡状态，自由电子只做无规则的热运动而没有定向运动，当然
LiFePO4组装扣式电池的流程 （1）扣式电池的规格：CR2025，CR20级别的规格都可以用，仅仅是电池壳的厚度有所区别，CR2025电池壳的厚度为2.5mm，该类电池的适用温度是-20℃—70℃。 （2）CR2025各部件的规格： 正极电池壳隔膜正极极片锂片 直径/mm20181214 （3）扣电组装过程如下： 混料：质量比—活性材料（LiFePO4）：乙炔黑：PVDF=80:10:10 将称量好的活性材料和乙炔黑在研钵中研磨10min左右，同时将以质量比PVDF：NMP=1:20（如若发现NMP的量不够，可以少量滴加点）的量将PVDF溶解在NMP中进行磁力搅拌至PVDF完全溶解，然后将溶液倒入先前研磨好的活性材料和乙炔黑的粉料中继续研磨20min左右，制备得到正极浆料。 涂料：首先将Al箔平整放置在撒有酒精的光滑的桌面上，用玻璃棒将研钵中的浆料倒入Al箔上，随后用80um的涂膜器进行涂覆。随后将涂覆完的Al箔放置在真空干燥箱中先80℃干燥2h，然后110℃干燥12h。自然冷却后取出。 注：涂覆用的Al箔规格一定要小于辊压机的尺寸便于辊压。 LiFePO4极片制备：用12mm模具的压片机将干燥后的Al箔压成12mm的极片，分别称量每个极片的重量，并对应相应的电池编号，待用。 极片中活性物质质量=【极片的质量-空白Al箔的质量（5.4mg）】*80% 手套箱组装电池的过程： 先在手套箱的托盘中放置一张纸—CR2025的正极电池壳平整放于上面—用塑料镊子夹起正极极片居中放入正极壳中—将18mm的隔膜居中放置在极片上面（滴加3滴左右的电解液）—将锂片居中放置在隔膜上面（一定要居中放置，锂片的放置很重要）—放置垫片和弹片，滴加7-8滴左右的电解液—盖上负极壳，将电池壳稍微压紧，然后放入塑料袋中取出—70MPa左右的压力进行封装—放置24h 左右进行电化学性能测试。
磷酸铁锂电池技术中国专利申请分析 摘要：磷酸铁锂是目前被广泛关注的锂离子电池正极材料。对磷酸铁锂电池技术中国专利申请进行了统计和分析，指出我国在该技术上的专利申请特点和存在的问题，并结合分析结果，对我国磷酸铁锂专利技术发展提出了几点建议，为相关企业和科研机构进一步研发和市场应用提供参考。 关键词：磷酸铁锂专利分析 1 引言 磷酸铁锂，分子式为lifepo4，又被称为磷酸亚铁锂，锂铁磷酸盐等，其理论比容量为170mah/g，放电平台为3.5v，具有高安全性、稳定的循环性能、环境友好和价格低廉等优点，是目前被广泛关注的商品化锂离子电池电极材料。目前中国能源问题紧张，环境问题突出，因此，磷酸铁锂电池具有巨大的潜在市场。1997年，j.b.goodenough申请了磷酸铁锂专利us5910382，这是关于可充电橄榄石结构磷酸铁锂正极材料的第一个明确的核心专利。我国企业目前在磷酸铁锂开发方面仍落后于国际竞争对手。企业要在如今激烈的市场竞争中谋求发展，必须深层次地重视技术创新。专利是反映创新能力和创新速度的重要指标。本文分析了磷酸铁锂电池在中国的专利申请状况，为相关企业和科研机构进一步研发和市场应用提供参考。 2 数据分析
本文用于分析的专利数据来自于中国专利申请数据库（cnpat），是截止于2010年底被收录的公开专利申请数据。 2.1 磷酸铁锂电池技术发展趋势 图1 磷酸铁锂电池的申请量年度变化 图1中显示了磷酸铁锂电池专利申请量随年度变化的分布图。由图1可以看出，2001-2003年磷酸铁锂的专利申请量仅为个位数；至2007年之前，申请量仍然不足百件；2007-2010年专利申请量呈现快速增长趋势，2007年的申请量是2001年的21倍，是2006年申请量的2倍，而2009年的专利申请量比2007年又翻了一番。由图1可以看出，这一领域技术正处在高速持续发展之中。 1997年j.b.goodenough申请了第一个关于磷酸铁锂正极材料的美国专利，但在2001年才出现磷酸铁锂电池的中国专利申请。经过考察发现2001年的5件专利申请，申请人均为索尼株式会社，其内容均为lifepo4/碳复合材料的合成及由其制备的电池。实际上，2003年磷酸铁锂材料才由美国valence公司率先商品化，而2001年索尼株式会社已经在中国申请了专利，这表明了索尼对尚未产业化的专利新技术具有十分敏锐的洞察力，也表现了其抢占中国市场的决心。索尼成功的一个重要原因，在于它非常善于利用其他公司发明的、尚未被培育成才的技术种子，将它们培育成为成熟的、优秀的技术和产品。索尼是日本的代表性企业之一，日本十分重视生产技术开发的专利发展模式，这使得日本在许多重要工业品方面
本文摘自再生资源回收-变宝网（https://www.doczj.com/doc/3d14019311.html,）浅析磷酸铁锂电池的优点及缺点 磷酸铁锂电池的全名是磷酸铁锂锂离子电池，这名字太长，简称为磷酸铁锂电池。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”两字，即磷酸铁锂动力电池。也有人把它称为“锂铁（LiFe）动力电池。 一、工作原理 磷酸铁锂电池，是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。锂离子电池的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。其中钴酸锂是目前绝大多数锂离子电池使用的正极材料。 二、意义 金属交易市场，钴（Co）最贵，并且存储量不多，镍（Ni）、锰（Mn）较便宜，而铁（Fe）存储量较多。正极材料的价格也与这些金属的价格行情一致。因此，采用LiFePO4正极材料做成的锂离子电池应是挺便宜的。它的另一个特点是对环境环保无污染。 作为充电电池的要求是：容量高、输出电压高、良好的充放电循环性能、输出电压稳定、能大电流充放电、电化学稳定性能、使用中安全（不会因过充电、过放电及短路等操作不当而引起燃烧或爆炸）、工作温度范围宽、无毒或少毒、对环境无污染。采用LiFePO4作正极的磷酸铁锂电池在这些性能要求上都不错，特别在大放电率放电（5～10C 放电）、放电电压平稳上、安全上（不燃烧、不爆炸）、寿命上（循环次数）、对环境无污染上，它是最好的，是目前最好的大电流输出动力电池。 三、结构与工作原理
LiFePO4作为电池的正极，由铝箔与电池正极连接，中间是聚合物的隔膜，它把正极与负极隔开，但锂离子Li可以通过而电子e-不能通过，右边是由碳（石墨）组成的电池负极，由铜箔与电池的负极连接。电池的上下端之间是电池的电解质，电池由金属外壳密闭封装。 LiFePO4电池在充电时，正极中的锂离子Li通过聚合物隔膜向负极迁移；在放电过程中，负极中的锂离子Li通过隔膜向正极迁移。锂离子电池就是因锂离子在充放电时来回迁移而命名的。 四、主要性能 LiFePO4电池的标称电压是3.2V、终止充电电压是3.6V、终止放电压是2.0V。由于各个生产厂家采用的正、负极材料、电解质材料的质量及工艺不同，其性能上会有些差异。例如同一种型号（同一种封装的标准电池），其电池的容量有较大差别（10%～20%）。 这里要说明的是，不同工厂生产的磷酸铁锂动力电池在各项性能参数上会有一些差别；另外，有一些电池性能未列入，如电池内阻、自放电率、充放电温度等。 磷酸铁锂动力电池的容量有较大差别，可以分成三类：小型的零点几到几毫安时、中型的几十毫安时、大型的几百毫安时。不同类型电池的同类参数也有一些差异。 五、过放电到零电压试验： 采用STL18650（1100mAh）的磷酸铁锂动力电池做过放电到零电压试验。试验条件：用0.5C充电率将1100mAh的STL18650电池充满，然后用1.0C放电率放电到电池电压为0C。再将放到0V的电池分两组：一组存放7天，另一组存放30天；存放到期后再用0.5C充电率充满，然后用1.0C放电。最后比较两种零电压存放期不同的差别。
关于磷酸铁锂电池的知识 导读：锂离子电池的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。其中钴酸锂是目前绝大多数锂离子电池使用的正极材料。从材料的原理上讲，磷酸铁锂也是一种嵌入/脱嵌过程，这一原理与钴酸锂，锰酸锂完全相同。 磷酸铁锂电池，是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。锂离子电池的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。其中钴酸锂是目前绝大多数锂离子电池使用的正极材料。从材料的原理上讲，磷酸铁锂也是一种嵌入/脱嵌过程，这一原理与钴酸锂，锰酸锂完全相同。 1.介绍 磷酸铁锂电池属于锂离子二次电池，一个主要用途是用作动力电池，相对NI-MH、Ni-Cd电池有很大优势。 磷酸铁锂电池充放电效率较高，倍率放电情况下充放电效率可达90%以上。而铅酸电池约为80%。 2.八大优势 安全性能的改善 磷酸铁锂晶体中的P-O键稳固，难以分解，即便在高温或过充时也不会像钴酸锂一样结构崩塌发热或是形成强氧化性物质，因此拥有良好的安全性。有报告指出，实际操作中针刺或短路实验中发现有小部分
样品出现燃烧现象，但未出现一例爆炸事件，而过充实验中使用大大超出自身放电电压数倍的高电压充电，发现依然有爆炸现象。虽然如此，其过充安全性较之普通液态电解液钴酸锂电池，已大有改善。寿命的改善 磷酸铁锂电池是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。 长寿命铅酸电池的循环寿命在300次左右，最高也就500次，而磷酸铁锂动力电池，循环寿命达到2000次以上，标准充电(5小时率)使用，可达到2000次。同质量的铅酸电池是“新半年、旧半年、维护维护又半年”，最多也就1~1.5年时间，而磷酸铁锂电池在同样条件下使用，理论寿命将达到7~8年。综合考虑，性能价格比理论上为铅酸电池的4倍以上。大电流放电可大电流2C快速充放电，在专用充电器下，1.5C 充电40分钟内即可使电池充满，起动电流可达2C,而铅酸电池无此性能。 高温性能好 磷酸铁锂电热峰值可达350℃-500℃而锰酸锂和钴酸锂只在200℃左右。工作温度范围宽广(-20C--+75C)，有耐高温特性磷酸铁锂电热峰值可达350℃-500℃而锰酸锂和钴酸锂只在200℃左右。 大容量 具有比普通电池(铅酸等)更大的容量。5AH-1000AH(单体) 无记忆效应 可充电池在经常处于充满不放完的条件下工作，容量会迅速低于额定容量值，这种现象叫做记忆效应。像镍氢、镍镉电池存在记忆性，而
附件8 磷酸铁锂电池产品抽样（送样）测试要求 中国移动通信集团河南有限公司(以下简称招标人)将按照本文要求对报名供应商的磷酸铁锂电池设备进行现场抽样(送样)并委托第三方检测机构进行产品检测，具体测试项目和要求见下： 一．铁锂电池技术要求 1.铁锂电池配组方式:48V直流供电系统16只一组 2.标准环境温度:25℃±5℃ 3.充电： a.恒压限流方式 b.充电电压恒压值(补充充电)：3.55V～3.6V c.浮充充电: 3.40V～3.45V d.充电电流恒流值:0.1C、0.2C、0.25C、0.55C、1C、3C可选 e.充电终止方式:恒压限流充电24h、或充电电流小于 0.005C(A)～0.05C(A) 4.放电 a.恒流方式(恒功率方式) b. 放电电流值：:0.1C、0.2C、0.25C、0.55C、1C、3C可选 c.终止电压值:2.60V～2.75V 二.磷酸铁锂电池测试项目及测试要求 表1 磷酸铁锂电池测试项目及测试要求表 序 号 测试项目行标要求指标类别 1 外观（不污渍、不变形、不裂纹、不漏液） B 2 结构蓄电池的正负极端子应有明显标志。 标志应清晰 C 3 重量(kg) 蓄电池（单只）的重量。 C 4 外形尺寸（mm）长×宽×高 C 5 0.1C(A) 电流放电容量电池完全充电后，以0.1C(A)电流放电 B
至终止电压2.6V时，放出容量≥1.0C。（25℃） 6 0.25C(A) 电流放电容量电池完全充电后，以0.25C(A)电 流放电至终止电压2.6V时，放出容量 ≥0.95C。 （25℃） B 7 0.55C(A) 电流放电容量电池完全充电后，以0.55C(A)电 流放电至终止电压2.6V时，放出容量 ≥0.92C。 （25℃） B 8 1C(A)电流放电容量电池完全充电后，以1.00C(A)电 流放电至终止电压2.6V时，放出容量 ≥0.90C。 （25℃） B 9 3C(A) 电流放电容量电池完全充电后，以3.00C(A)电 流放电至终止电压2.6V时，放出容量 ≥0.85C。 （25℃） B 10 电池组各单体电池容量均衡性0.1C(A)放电时(25℃)，最大容量与最小 容量差与容量平均值之比：≤3%。 B 11 电池静态开路电压均衡性完全充电后静电24h后 单体电池之间电压最大最小差应不大于 0.5V B 12 电池完全充电状态电压均衡性完全充电后再充电24h后 单体电池之间电压最大最小差应不大于 0. 5V B 13 电池静态内阻均衡性电池完全充电后,电池内阻最 高、最低值与平均值差再与平均值之 比不大于(±20%)。 C 14 电池静态电导均衡性电池完全充电后,电池电导最 高、最低值与平均值差再与平均值之 比不大于(±20%)。 C 15 电池间连接电压降 1.以0.55C(A)电流放电时，在电 池极柱根部测量两电池间的连接电 压降，应不大于5.5mV。 2. 以1C(A)电流放电时，在电池极柱根 部测量两电池间的连接电压降，应不大 于10mV。 B 16 安全高电压充电试验完全放电后电池以4.2V恒压，1C(A)限 流进行充电24h,蓄电池应无安全阀打 开、外观异常、爆炸现象，并以0.55C(A) 放电后放出正常容量 B 17 电压瞬变特性完全充电后，以3.0C(A)突然加载， 其电压跌落幅度。 C