磷酸铁锂电池是否真正具有替代性的优势？

jiangyuping

         磷酸铁锂的安全性令人期待。但是把磷酸铁锂放入传统的锂离子电池的工作体系内，其安全性让人担心。首先我们担心的是负极，在富锂的情况下，采用碳材料的负极是不稳定的。尽管正极一般情况下不会析氧催化这种放热的反应，但是在极端情况下，仍会有外界的氧、水等可能进入电池加速放热反应，当这种反应不能遏制时，爆炸是不可避免的。当然，有人在研究更稳定的负极材料，但是往往是以牺牲比能量为代价的。

        再说磷酸铁锂的寿命。我感受到磷酸铁锂正极的长寿命，经历1200次1C充放循环的磷酸铁锂电池的正极无任何变化，由于负极锂枝晶的大量聚集导致了电池的失效。我只能把这个失效原因归结于电解液体系与负极体系的匹配性问题。

      磷酸铁锂电池的低温性能是令人担心的。

      一般情况下，对于单只电芯（注意是单只而非电池组，对于电池组而言，实测的低温性能可能会略高，这与散热条件有关）而言，其0℃时的容量保持率约60～70％，－10℃时为40～55％，－20℃时为20～40％。这样的低温性能显然不能满足动力电源的使用要求的。当前一些厂家通过改进电解液体系、改进正极配方、改进材料性能和改善电芯结构设计等使磷酸铁锂的低温性能有所提升，但还未真正满足需求。


      针对普通的动力型应用，对大电流性能要求并不太高。一般5C放电足够应付大多数动力电源的需求了。这一方面，磷酸铁锂电池的性能还能够满足要求。但需要说明的是，上述的5C放电应该是瞬间的。我认为磷酸铁锂电池最适合的充放电倍率是0.2C~1C，在这一充放电方式下工作，磷酸铁锂电池可以获得较高的循环寿命。


      磷酸铁锂电池的另一突出优势是其优异的耐过充性能，由于其工作电压低、氧析出温度高，决定其耐过充性能好。我们的产品曾经在一个用户处过充了24小时以上（用户误操作将极性接反），电池仅是鼓胀发热，并未爆炸。这次事故除了让我们反省自己的保护电路应付极端情况的保护措施应该完善外，更让我们对磷酸铁锂电池的耐过充性能有了深刻的认识。  

      最后说一下一致性的问题，对于多串多并的锂离子电池组而言，其配组后的一致性十分重要。我们可以设想几种情况会使电池组在使用过程中的一致性变差：


    1．电芯自身的差异性。这种差异性有些是可以在出厂前的检测过程中发现，有些是需要多个循环后方可以表现出来。有些差异性表现为个别的异常，有些表现为散差较大。此时，配组后的一致性会变差。在配组需考虑的诸多因素中，我们必须选择其中的几个关键因素作为主要条件，适当放宽其他条件，使配组成为可能。

    2．使用条件的影响。这种影响在放电、充电、搁置三个阶段中存在。首先说放电：

    a)放电：当前多数的保护线路都是控制放电的终止电压，也就是有任何一个单体（这种说法可能不会涵盖所有的串并联方式和控制方式）电压达到规定的放电终止电压时，关断放电回路对应的mosfet管。我们知道，电动车或电动汽车的控制电路也设置了低压保护点，这个低压保护是控制整组的放电电压的。电池组自身的单格保护功能是为了应付极端情况的，因此我们希望电动车的控制器的终止电压（欠压值）应高于n×终止电压，这样可以确保多数情况电池组内任何一个单格都未放电到终止电压。这样对落后单格在其后的循环中的恶化会有所改善。另外，由于电池组内部温度的不均衡性，也会导致异常落后的单格出现，再考虑到检测的精度、线路压降等因素，放电不一致的情况是很容易发生的。

    b)充电：理想的充电方式是单格恒压恒流充电，但是这种方式因为成本所限，对于组堆的电池组而言，是不可能实施的。当个别电芯电压提前时，往往会达到保护电路的充电保护电压而终止了充电。从而使电池组的充电仅有恒流段。显然这是无法充足电的。尽管人们采取了多种所谓“均衡”的方式试图克服上述缺点，希望能够通过若干次的均衡将电芯的不一致性拉平，但是效果往往不佳。主要是因为成本、空间、散热条件等因素所限，均衡电流一般在0.0001C以下，这种均衡对于恒流充电电流而言，九牛一毛，无法起到均衡拉低电压作用。而搁置过程中的均衡往往容易出现程序上的逻辑错误或误判，导致不期望的结果。因此，充电方式的改进是解决充电不一致的重要手段。

    c)搁置：保护线路的自耗电、电芯的自放电、单格自耗电及自放电的不一致性，是导致搁置过程中的离散性加剧的重要原因。建议仔细的分析保护线路的静态功耗特性，尤其注意其单格自耗电的差异性，再考虑电芯从终止电压继续放电到0V能够放出多少容量，电芯自放电率等，很容易得出您的电池组长时间存储后的结果。由于运输、销售过程中的周转期，我们必须假设电池组被搁置6个月以上。尽管说明书上要求3个月补充电一次，但是用户或代理商真正能这样做吗？如果我们打定注意要和用户打官司的话，可以这样做的。

kdsw59淑晶瑾钧

说的很有理