磷酸铁锂动力电池化学特性分析与应用

姜斌

[摘 要]本文主要综合分析了磷酸铁锂动力电池的基本化学特性，进而对磷酸铁锂动力电池的具体应用进行了深度的研究。从而能够更好的利用磷酸铁锂动力电池的化学特性，在我国各个行业领域中应用，尤其是在我国汽车工业领域中，实现更为高效率的应用，为我国汽车工业产业的长足发展提供助推力量。

[关键词]磷酸铁锂动力电池；化学特性；具体应用；

中图分类号：S323 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）24-0272-02

前言：

随着社会经济的高速发展，我国的汽车工业犹如雨后春笋一般呈现着规模性的发展趋势。而随着汽车工业产业链条的扩大化发展，相关的环境污染问题与能源消耗问题也变得日益突出。在一定程度上，这两点问题已经成为国家与社会最为关注的问题。基于这种发展背景下，新能源汽车逐渐登上了历史舞台，开启了汽车工业产业发展的新篇章，不仅能够有效的解决环境污染问题与能源消耗问题，还能够加快我国汽车工业产业的发展速度，让我国的汽车工业产业能够迈向新的发展征程。而在新能源汽车当中，最离不开的就是磷酸铁锂动力电池。磷酸铁锂动力电池（Lithium iron phosphate power battery），是新能源科学技术发展的重要产物，更是汽车工业产业在新时期发展的重要元素，是新能源汽车重要的组成部分。因而，为了能够更好的发挥新能源汽车的各项性能，降低能源的消耗，就需要我们对磷酸铁锂动力电池的化学特性与实际应用，进行深度的研究。从而能够充分利用磷酸铁锂动力电池的化学特性，凸显出新能源汽车的利用价值，推动我国汽车工业产业的可持续发展。

1、概述磷酸铁锂动力电池的化学特性

1.1 磷酸铁锂动力电池的主要构成

磷酸铁锂动力电池，其有着橄榄石的结构，从属于正交性品系。在其每个晶胞内都有着四个磷酸铁锂的单元。如图1所示，在Feo4的八面体内，分别与2个八面体的LiO6与1个四面体的PO4相棱。在一定程度上，2个八面体的LiO6与1四面体个PO4的相棱，能够让具有Li有着二维的可移动性。同时，在其进行充放电的过程中能够自由的嵌入与脱出，P-O的共价键则就会形成一定的离子三维性立体的化学键，让磷酸铁锂能够具有极为稳定性的动力学与热动学。

1.2 磷酸铁锂动力电池基本的化学特性

1.2.1 循環性寿命

FePO4与LiFePO4，其在结构具有一定的相似性。在锂离子脱嵌时，期晶体的内部结构并不会重新排列，这对于LiFePO4有着较优质的循环性特性。当磷酸铁锂动力电池在1C/1C进行充放电，其充放电的电压范围在2.0-3.56V区间，其循环性寿命将达到千次以上。如图2所示，通过磷酸铁锂动力电池实际的寿命曲线可以得出，在其循环超过了16000次后，其所剩余的实际容量仍能够达到初始容量80%。因而，较长的寿命必会将电池实际使用寿命延长，并实现维护成本的有效降低，具有一举两得的应用效果。

1.2.2 安全性

在磷酸铁锂动力电池内，氧与锂属于共价键的结构。在一定程度上，磷酸铁锂动力电池的这一化学特性，就直接决定了气在高温条件下并不容易释放一定的氧。因而，这就能够切实地提升磷酸铁锂动力电池自身热的稳定性。同时，磷酸铁锂动力电池在短路、针刺、撞击等情况下，均不会出现爆炸或者燃烧等安全事故。基于磷酸铁锂动力电池的这一点化学特性，其自身就具备着较高的安全性。

1.2.3 充电速度

基于在LiFePO4的晶体内1个P原子与2个Fe原子共同用1个O原子，致使Fe-O-P其诱导效应逐渐将Fe-O键的实际强度逐渐削弱。聚阴离子团的PO4会使LiFePO4将Fe3*/Fe2*的氧化还原电实际的费米能级降低。以实现电极电位的增加，让磷酸铁锂动力电池可以在小电流进行充放电过程中，处于极为平稳性的充放电状态。如图3所示，对于20Ah容量的电池利用3C的倍率进行电流的充电，在达到3.65V之后，逐渐转为恒压的充电测试结果。对于15min充电，能够让电池的容量为58%，25min的充电即可达到90%。因而，可以完全表明，磷酸铁锂动力电池的倍率充电性能较高，可在短时间内实现电池充满的最佳效果。

2、磷酸铁锂动力电池的具体应用

2.1 在汽车工业领域

基于磷酸铁锂动力电池所具有的化学特性，通过它的有效应用能够生产出各类容量不同的电池。目前，磷酸铁锂动力电池在我国的汽车工业中应用的较为广泛，如混合性动力车、景点的游览车、电动汽车、公交车、较为大型的电动车辆、电动型轮椅、清洁车、铲车、较为小型的平板类电瓶车、高尔夫的球车、电动的自行车、轻型的电动车。磷酸铁锂动力电池还逐渐应用到了电动工具领域，如割草机、电锯与电钻等。可以说，磷酸铁锂动力电池在我国的汽车工业领域中的广泛应用，不仅能够让各种类型的汽车具备应用的功能，还能够切实的实现节能降耗与环保的效果，现实意义较为突出。

2.2 在正极锂离子电池方面

对于锂离子动力电池的实际性能，主要取决于它的正负极材料。传统的锂电池材料并不会使用磷酸铁锂，通常都是将金属锂或其合金金作为锂电池材料。而随着我国科学技术的发展，就逐渐将磷酸铁锂应用到锂电池材料中。通过将磷酸铁锂作为锂电池材料，锂离子动力电池就逐渐问世，并开启了高效应用模式。在一定程度上，它的循环性寿命与安全性，是传统锂电池材料无法超越的。根据对磷酸铁锂动力电池的技术指标测试研究表明，通过磷酸铁锂动力电池的有效运用，1C的充放循环寿命能够达到2000次。单节的电池过充电压30V不会出现燃烧，穿刺也不会出现爆炸灯安全事故。通过磷酸铁锂在正极材料中的有效应用，能够降低做出更大容量的锂离子电池，更易于串联性使用。不仅可以有效的满足电动车频繁性充放电的现实需要，还具有着使用寿命较长、安全系数较高、价格低廉、无污染、无毒等特征。在一定程度上，随着磷酸铁锂动力电池逐渐成为了新一代锂离子电池最为理想的正极材料，可以有效的增加电池实际的循环性使用寿命，还能够实现节能降耗的环保效果，现实作用较为明显。

3、结语

综上所述，目前是我国汽车工业重要的发展时期，新能源汽车可谓是开启了我国汽车工业发展的新篇章，为其在新时期的高效发展提供了最佳的动力源泉。而在新能源汽车当中，磷酸铁锂动力电池是最不可或缺的构件，对新能源汽车的实际性能起着至关重要的作用，不仅能够保障新能源汽车的基本性能，还能够起到最佳的节能降耗效果。因而，磷酸铁锂动力电池在我国的汽车工业领域应用的较为普遍。那么，为了能够更好的利用磷酸铁锂动力电池的功能优势，就需要对磷酸铁锂动力电池的化学特性与具体应用进行深度的研究。从而能够更好的把握磷酸铁锂动力电池的化学特性，让其在我国各行业领域实现广泛性的应用，不仅为我国汽车工业提供发展动力，更要在其它领域达到最佳的应用效果，切实地凸显出磷酸铁锂动力电池的应用价值。

参考文献

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