磷酸鐵鋰動力電池化學(xué)特性分析與應(yīng)用

　　[摘 要]本文主要綜合分析了磷酸鐵鋰動力電池的基本化學(xué)特性，進(jìn)而對磷酸鐵鋰動力電池的具體應(yīng)用進(jìn)行了深度的研究。從而能夠更好的利用磷酸鐵鋰動力電池的化學(xué)特性，在我國各個行業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用，尤其是在我國汽車工業(yè)領(lǐng)域中，實現(xiàn)更為高效率的應(yīng)用，為我國汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)的長足發(fā)展提供助推力量。
　　[關(guān)鍵詞]磷酸鐵鋰動力電池；化學(xué)特性；具體應(yīng)用；
　　中圖分類號：S323 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）24-0272-02
　　前言：
　　隨著社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國的汽車工業(yè)猶如雨后春筍一般呈現(xiàn)著規(guī)模性的發(fā)展趨勢。而隨著汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈條的擴(kuò)大化發(fā)展，相關(guān)的環(huán)境污染問題與能源消耗問題也變得日益突出。在一定程度上，這兩點問題已經(jīng)成為國家與社會最為關(guān)注的問題�；�于這種發(fā)展背景下，新能源汽車逐漸登上了歷史舞臺，開啟了汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新篇章，不僅能夠有效的解決環(huán)境污染問題與能源消耗問題，還能夠加快我國汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度，讓我國的汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)能夠邁向新的發(fā)展征程。而在新能源汽車當(dāng)中，最離不開的就是磷酸鐵鋰動力電池。磷酸鐵鋰動力電池（Lithium iron phosphate power battery），是新能源科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要產(chǎn)物，更是汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)在新時期發(fā)展的重要元素，是新能源汽車重要的組成部分。因而，為了能夠更好的發(fā)揮新能源汽車的各項性能，降低能源的消耗，就需要我們對磷酸鐵鋰動力電池的化學(xué)特性與實際應(yīng)用，進(jìn)行深度的研究。從而能夠充分利用磷酸鐵鋰動力電池的化學(xué)特性，凸顯出新能源汽車的利用價值，推動我國汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
　　1、概述磷酸鐵鋰動力電池的化學(xué)特性
　　1.1 磷酸鐵鋰動力電池的主要構(gòu)成
　　磷酸鐵鋰動力電池，其有著橄欖石的結(jié)構(gòu)，從屬于正交性品系。在其每個晶胞內(nèi)都有著四個磷酸鐵鋰的單元。如圖1所示，在Feo4的八面體內(nèi)，分別與2個八面體的LiO6與1個四面體的PO4相棱。在一定程度上，2個八面體的LiO6與1四面體個PO4的相棱，能夠讓具有Li有著二維的可移動性。同時，在其進(jìn)行充放電的過程中能夠自由的嵌入與脫出，P-O的共價鍵則就會形成一定的離子三維性立體的化學(xué)鍵，讓磷酸鐵鋰能夠具有極為穩(wěn)定性的動力學(xué)與熱動學(xué)。
　　1.2 磷酸鐵鋰動力電池基本的化學(xué)特性
　　1.2.1 循環(huán)性壽命
　　FePO4與LiFePO4，其在結(jié)構(gòu)具有一定的相似性。在鋰離子脫嵌時，期晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)并不會重新排列，這對于LiFePO4有著較優(yōu)質(zhì)的循環(huán)性特性。當(dāng)磷酸鐵鋰動力電池在1C/1C進(jìn)行充放電，其充放電的電壓范圍在2.0-3.56V區(qū)間，其循環(huán)性壽命將達(dá)到千次以上。如圖2所示，通過磷酸鐵鋰動力電池實際的壽命曲線可以得出，在其循環(huán)超過了16000次后，其所剩余的實際容量仍能夠達(dá)到初始容量80%。因而，較長的壽命必會將電池實際使用壽命延長，并實現(xiàn)維護(hù)成本的有效降低，具有一舉兩得的應(yīng)用效果。
　　1.2.2 安全性
　　在磷酸鐵鋰動力電池內(nèi)，氧與鋰屬于共價鍵的結(jié)構(gòu)。在一定程度上，磷酸鐵鋰動力電池的這一化學(xué)特性，就直接決定了氣在高溫條件下并不容易釋放一定的氧。因而，這就能夠切實地提升磷酸鐵鋰動力電池自身熱的穩(wěn)定性。同時，磷酸鐵鋰動力電池在短路、針刺、撞擊等情況下，均不會出現(xiàn)爆炸或者燃燒等安全事故�；�于磷酸鐵鋰動力電池的這一點化學(xué)特性，其自身就具備著較高的安全性。
　　1.2.3 充電速度
　　基于在LiFePO4的晶體內(nèi)1個P原子與2個Fe原子共同用1個O原子，致使Fe-O-P其誘導(dǎo)效應(yīng)逐漸將Fe-O鍵的實際強(qiáng)度逐漸削弱。聚陰離子團(tuán)的PO4會使LiFePO4將Fe3*/Fe2*的氧化還原電實際的費(fèi)米能級降低。以實現(xiàn)電極電位的增加，讓磷酸鐵鋰動力電池可以在小電流進(jìn)行充放電過程中，處于極為平穩(wěn)性的充放電狀態(tài)。如圖3所示，對于20Ah容量的電池利用3C的倍率進(jìn)行電流的充電，在達(dá)到3.65V之后，逐漸轉(zhuǎn)為恒壓的充電測試結(jié)果。對于15min充電，能夠讓電池的容量為58%，25min的充電即可達(dá)到90%。因而，可以完全表明，磷酸鐵鋰動力電池的倍率充電性能較高，可在短時間內(nèi)實現(xiàn)電池充滿的最佳效果。
　　2、磷酸鐵鋰動力電池的具體應(yīng)用
　　2.1 在汽車工業(yè)領(lǐng)域
　　基于磷酸鐵鋰動力電池所具有的化學(xué)特性，通過它的有效應(yīng)用能夠生產(chǎn)出各類容量不同的電池。目前，磷酸鐵鋰動力電池在我國的汽車工業(yè)中應(yīng)用的較為廣泛，如混合性動力車、景點的游覽車、電動汽車、公交車、較為大型的電動車輛、電動型輪椅、清潔車、鏟車、較為小型的平板類電瓶車、高爾夫的球車、電動的自行車、輕型的電動車。磷酸鐵鋰動力電池還逐漸應(yīng)用到了電動工具領(lǐng)域，如割草機(jī)、電鋸與電鉆等�？梢哉f，磷酸鐵鋰動力電池在我國的汽車工業(yè)領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，不僅能夠讓各種類型的汽車具備應(yīng)用的功能，還能夠切實的實現(xiàn)節(jié)能降耗與環(huán)保的效果，現(xiàn)實意義較為突出。
　　2.2 在正極鋰離子電池方面
　　對于鋰離子動力電池的實際性能，主要取決于它的正負(fù)極材料。傳統(tǒng)的鋰電池材料并不會使用磷酸鐵鋰，通常都是將金屬鋰或其合金金作為鋰電池材料。而隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，就逐漸將磷酸鐵鋰應(yīng)用到鋰電池材料中。通過將磷酸鐵鋰作為鋰電池材料，鋰離子動力電池就逐漸問世，并開啟了高效應(yīng)用模式。在一定程度上，它的循環(huán)性壽命與安全性，是傳統(tǒng)鋰電池材料無法超越的。根據(jù)對磷酸鐵鋰動力電池的技術(shù)指標(biāo)測試研究表明，通過磷酸鐵鋰動力電池的有效運(yùn)用，1C的充放循環(huán)壽命能夠達(dá)到2000次。單節(jié)的電池過充電壓30V不會出現(xiàn)燃燒，穿刺也不會出現(xiàn)爆炸燈安全事故。通過磷酸鐵鋰在正極材料中的有效應(yīng)用，能夠降低做出更大容量的鋰離子電池，更易于串聯(lián)性使用。不僅可以有效的滿足電動車頻繁性充放電的現(xiàn)實需要，還具有著使用壽命較長、安全系數(shù)較高、價格低廉、無污染、無毒等特征。在一定程度上，隨著磷酸鐵鋰動力電池逐漸成為了新一代鋰離子電池最為理想的正極材料，可以有效的增加電池實際的循環(huán)性使用壽命，還能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能降耗的環(huán)保效果，現(xiàn)實作用較為明顯。
　　3、結(jié)語
　　綜上所述，目前是我國汽車工業(yè)重要的發(fā)展時期，新能源汽車可謂是開啟了我國汽車工業(yè)發(fā)展的新篇章，為其在新時期的高效發(fā)展提供了最佳的動力源泉。而在新能源汽車當(dāng)中，磷酸鐵鋰動力電池是最不可或缺的構(gòu)件，對新能源汽車的實際性能起著至關(guān)重要的作用，不僅能夠保障新能源汽車的基本性能，還能夠起到最佳的節(jié)能降耗效果。因而，磷酸鐵鋰動力電池在我國的汽車工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的較為普遍。那么，為了能夠更好的利用磷酸鐵鋰動力電池的功能優(yōu)勢，就需要對磷酸鐵鋰動力電池的化學(xué)特性與具體應(yīng)用進(jìn)行深度的研究。從而能夠更好的把握磷酸鐵鋰動力電池的化學(xué)特性，讓其在我國各行業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)廣泛性的應(yīng)用，不僅為我國汽車工業(yè)提供發(fā)展動力，更要在其它領(lǐng)域達(dá)到最佳的應(yīng)用效果，切實地凸顯出磷酸鐵鋰動力電池的應(yīng)用價值。
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