磷酸铁锂电池的研发与应用

论磷酸铁锂电池在通信领域中的应用

摘要：本文在总结磷酸铁锂电池的特性与使用现状的基础上，介绍了对比阀控式密封铅酸蓄电池应用特点，从而针对磷酸铁锂电池应用于通信行业中应注意的问题进行探讨与研究，旨在为了提高磷酸铁锂电池的使用效率及促进通信行业的不断发展。

关键词：磷酸铁锂电池；通信；应用

1概述

随着国家对环保工作的重视以及运营企业自身环保理念的提高，人们越来越希望在生产、运输、存储、使用、报废等各个环节减少对环境的污染以及对能源的消耗，特别是去年国家出台一系列针对铅酸蓄电池生产环节的法规，使得阀控式密封铅酸蓄电池产量受到了较大影响，进一步促进了磷酸铁锂锂离子电池（以下简称磷酸铁锂电池）的生产与应用。为此，有必要讨论分析其在通信领域应用的可行性、存在不足以及其他相关问题，增加通信行业蓄电池组使用选择范围，推动运营企业健康发展。

2 磷酸铁锂电池技术特点

磷酸铁锂电池是一个能量密度比与功率密度比都较大、低温性能好、循环寿命长、自放电小 无记忆效应、安全性能较高且具有环保性能的新型电池。实验表明在-20℃时，40ah电池以0.2c的放电率放电约能放出86%的额定容量；常温时以1c放电率仍能放出96%以上的额定容量；常温1c循环100%dod放电测试目前已达3000余次。磷酸铁锂电池的正极为橄榄石晶体结构的磷酸铁锂材料通过粘结剂附着在铝箔上，负极是石墨材料通过粘结剂附着在铜箔上，电解质是六氟磷酸锂，正负极间的隔膜采用聚乙烯或者是聚丙烯和聚乙烯复合隔膜或者是陶瓷隔膜，这些材料对人体无害，属于环保型电池。

3磷酸铁锂电池应用现状

由于通信行业用蓄电池大多均采用200ah以上的容量，目前磷酸铁锂电池单芯容量大多小于50ah，相对通信行业应用而言容量较小。因此，磷酸铁锂电池目前较多应用在动力行业，如电动汽车、电动工具、电动自行车等。在动力行业的较为广泛应用，使得磷酸铁锂电池生产企业研发的蓄电池管理与保护系统（bms）更适应于大电流充放制循环使用，而通信行业应用蓄电池的特点普遍是长期浮充制；并且为了适用动力行业蓄电池恶劣的使用环境，采取了许多保护电池的措施，比如温度过高限制过充电、过放电特性，温度过低限制充电特性等。所有这些安全保护与蓄电池管理系统，很好地适应了动力行业的电池应用，但能不能原封不动照搬应用到通信行业则需要认真的分析研究。

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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。

２０１５年第２期　煤矿机　电　・５１・　

基于磷酸铁锂电池电源装置在煤矿蓄电池　

电机车中的研究与应用　

苏云　

（上海科技管理学校，上海２００４３３）　

摘　要：　煤矿蓄电池电机车采用铅酸蓄电池作为动力电源，该铅酸蓄电池的应用导致了高成本和　

高污染问题，为此提出一种基于磷酸铁锂电池作为蓄电池电机车的动力电源展开方案的研究，重点　

设计了锂电池电源装置的充电系统和放电系统。新设计的磷酸铁锂电池在矿用蓄电池电机车中应　

用近两年，总体系统稳定，取得了预期的效果。　

关键词：　蓄电池电机车；磷酸铁锂电池；电池管理系统（ＢＭＳ）　

中图分类号：ＴＤ６４　２；ＴＭ９１２．９　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００１—０８７４（２０１５）０２—００５１—０３　

Ｔｈｅ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｌｉｔｈｉｕｍ　Ｉｒｏｎ　Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ　Ｂａｔｔｅｒｙ　

Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ　Ｄｅｖｉｃｅ　ｉｎ　Ｂａｔｔｅｒｙ　Ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ　

ｎ　（Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｓｃｈｏｏｌ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２００４３３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｃｏａｌ　ｍｉｎｅ　ｂａｔｔｅｒｙ　ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ　ｕｓｅｄ　ｌｅａｄ－ａｃｉｄ　ｂａｔｔｅｒｙ　ａｓ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ，ｈｉｇｈ　ｃｏｓｔ　ａｎｄ　ｈｉｇｈ　

ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ｌｅａｄ—ａｃｉｄ　ｂａｔｔｅｒｙ　ｉｓ　ｎｏｔ　ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｐｒｅｓｅｎｔｓ　ａ　ｌｉｔｈｉｕｍ　ｉｒｏｎ　ｐｈｏｓｐｈａｔｅ　ｂａｔｔｅｒｙ　

ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ａ　ｍｏｔｏｒ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｂａｔｔｅｒｉｅｓ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ，ｌａｕｎｃｈｅｄ　ａ　ｐｒｏｇｒａｍ　ｏｆ　ｒｅａｓｅａｒｃｈ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　

阐述磷酸铁锂电池在微电网储能系统的应用

1 概述

微电网是一组负荷和微能源的集合，正常情况下运行在联网模式，紧急等情况下能够独立运行。在这两种模式下，作为微电网系统一个重要单元，高性能的储能系统能够把多余的能量储存起来，当需要的时候送给负荷，充分利用各种能源，对整个微电网起到了至关重要的作用，磷酸铁锂电池以其优越的性能应用到微电网当中，可以显著提高微电网系统的整体性能及各种能源利用率。

2 微电网的功能及特性

微电网是区别于传统电网的一种电网形式。随着世界各国对微电网研究的不断深入，对其定义的表述虽然不尽相同，但其目的却大同小异，如提高电力系统安全性、保证供电的可靠性、改善电能质量、提高各种能源的利用率。基于这些功能需求，要求微电网在能连接到电网并网运行的同时，也可以从电网中切除出来独立运行，这样就大大提高了电网的供电可靠性及电力系统的安全性。对电网而言，微电网不仅可以吸取电网能量，还可以根据电网运行状态来快速切换自身的状态，来选择是切断与电网的连接，还是吸收电网的能量补充自身需要；对电力使用者而言，微电网满足了他们一些特定的需求，如增加供电的可靠性，减少供电距离，进而降低电力输电线路损耗。

3 储能系统的必要性

电能存储技术对于实现微电网的基本功能是非常重要的。为什么微电网需要对电能进行存储，主要是因为以下四方面的原因：（1）为了保障供电系统的可靠性；（2）为保证供电能质量；（3）为了提高电能的综合利用效率；（4）为提高各种新能源的并网性能。所以，高性能的储能系统，是微电网实现其自身功能的有力保障。

3.1 储能系统的种类

储能技术已经发展了相当长的一段时间，形式也多种多样，除了日常生活中可以经常见到的铅酸蓄电池、锂电池等，还有抽水储能、飞轮储能、超导磁储能、超导电容储能、钒液流电池、钠硫电池、镍氢电池等等。而国际主流电池包括：铅酸蓄电池，锂离子电池，镍氢电池等。飞轮储能、超导磁储能、超导电容储能还处于研究阶段，而没有大规模应用。铅酸电池已经在微电网储能系统中得到一定规模的应用，但是由于其自身特性的制约，一些不足正在慢慢凸现出来。