中國(guó)粉體網(wǎng)訊 目前市場(chǎng)上電動(dòng)自行車(chē)用鋰離子電池主要為錳酸鋰電池,、三元鋰電池以及磷酸鐵鋰電池，其中磷酸鐵鋰電池因其安全性能好,、電池循環(huán)壽命長(zhǎng),、耐高溫性能好、綠色環(huán)保,、價(jià)格適中等特點(diǎn),，是三種鋰離子電池中比較受歡迎的。
1,、磷酸鐵鋰電池的構(gòu)造
磷酸鐵鋰電池主要是由正極,、負(fù)極、隔膜,、電解質(zhì)及金屬外殼組成,，其中正極材料是磷酸鐵鋰（LiFePO4），負(fù)極材料是碳（石墨）,，中間是聚合物的隔膜,，內(nèi)部充有電解質(zhì)，整體由金屬外殼密閉封裝,。
圖1 磷酸鐵鋰電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖
2,、磷酸鐵鋰電池的工作原理
①充電
正極材料LiFePO4中的部分Li以Li+從晶格中脫出，依次經(jīng)過(guò)電解液,、隔膜,、電解液之后到達(dá)并且嵌入負(fù)極材料石墨的層狀晶格結(jié)構(gòu)中，完成能量存儲(chǔ),。
LiFePO4 - xLi+ - xe- → xFePO4 + （1-x）LiFePO4
②放電
負(fù)極材料石墨晶格中的Li以Li+自由地從晶格中脫出,，依次經(jīng)過(guò)電解液,、隔膜、電解液之后到達(dá)并且嵌入正極材料中與FePO4結(jié)合形成LiFePO4,，完成能量的釋放,。
LiFePO4 + xLi+ + xe- → xLiFePO4 + （1-x）FePO4
在這個(gè)充放電循環(huán)過(guò)程中，Li+的遷移過(guò)程可以理解為“正極-電解液-隔膜-電解液-負(fù)極”,。
3,、磷酸鐵鋰電池的特點(diǎn)
①結(jié)構(gòu)上
磷酸鐵鋰具有橄欖石晶體結(jié)構(gòu)，O2-與P5+通過(guò)強(qiáng)的共價(jià)鍵結(jié)合形成（PO4）3-,，充放電過(guò)程中O2-很難脫出,，所以電池的結(jié)構(gòu)是相對(duì)穩(wěn)定的。
圖2 磷酸鐵鋰橄欖石結(jié)構(gòu)（圖源：[1]）
②性能上
安全性好,，充放電過(guò)程中,，電池結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生變化，磷酸鐵鋰電池的燃點(diǎn)為800℃,，在過(guò)充電、外部短路,、熱濫用,、針刺、擠壓,、振動(dòng)等條件下不會(huì)發(fā)生起火,、爆炸等現(xiàn)象。
循環(huán)壽命長(zhǎng),，磷酸鐵鋰電池1C循環(huán)壽命普遍達(dá)2000次,，甚至達(dá)到3500次以上。所謂電池循環(huán)次數(shù),，簡(jiǎn)單來(lái)講就是電池放電100%的次數(shù),，比如電池在滿(mǎn)電的時(shí)候用掉一半，充滿(mǎn),，再用掉一半,，總共使用了100%的電量，算作一次循環(huán),。
耐高溫性能好,，磷酸鐵鋰電池?zé)岱逯悼蛇_(dá)350~500℃，工作溫度范圍在-20~+75℃,，磷酸鐵鋰（LiFePO4）晶體中的P-O鍵穩(wěn)固,，在高溫下難以分解，故電池耐高溫性能較好,。
4,、磷酸鐵鋰電池在電動(dòng)自行車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用
自2019年電動(dòng)自行車(chē)新國(guó)標(biāo)實(shí)行以來(lái),，超標(biāo)電動(dòng)車(chē)陸續(xù)退出市場(chǎng)，新能安,、天能,、億緯等蓄電池企業(yè)紛紛推出了適用于電動(dòng)自行車(chē)的磷酸鐵鋰電池，雅迪,、臺(tái)鈴,、小牛等電動(dòng)車(chē)企業(yè)也陸續(xù)推出了以磷酸鐵鋰電池作為動(dòng)力電池的電動(dòng)自行車(chē)。2022年12月國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)下達(dá)的強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電動(dòng)自行車(chē)用鋰離子蓄電池安全技術(shù)規(guī)范》的立項(xiàng)計(jì)劃,，能有效預(yù)防劣質(zhì)電池流入市場(chǎng),，也為鋰電池類(lèi)電動(dòng)自行車(chē)用戶(hù)提供了安全保障，據(jù)中國(guó)自行車(chē)協(xié)會(huì)初步統(tǒng)計(jì),，2022年我國(guó)電動(dòng)自行車(chē)銷(xiāo)量約為5000萬(wàn)輛,，磷酸鐵鋰電池電動(dòng)自行車(chē)大量流入市場(chǎng)。
5,、小結(jié)
在選擇電動(dòng)自行車(chē)用的蓄電池時(shí),，用戶(hù)一般會(huì)從續(xù)航能力、安全性,、性?xún)r(jià)比等方面進(jìn)行對(duì)比,。電動(dòng)自行車(chē)作為短途代步工具，磷酸鐵鋰電池續(xù)航里程可達(dá)100㎞以上,，完全可以滿(mǎn)足用戶(hù)的需求,；磷酸鐵鋰電池結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，耐高溫性能優(yōu)越,，安全上有保證,；電池行業(yè)平均成本顯示，磷酸鐵鋰電池為0.6元/Wh,，三元鋰電池為0.8元/Wh,，按1300Wh電池計(jì)算，磷酸鐵鋰電池價(jià)格相較于三元鋰電池可便宜260元,。綜合各項(xiàng)數(shù)據(jù),，磷酸鐵鋰電池應(yīng)用在電動(dòng)自行車(chē)動(dòng)力電池上的技術(shù)已相對(duì)成熟，在資金預(yù)算范圍內(nèi),，可以?xún)?yōu)先考慮選擇磷酸鐵鋰電池,。
參考來(lái)源：
[1] Padhi, Nanjundaswamy, Goodenough. Journal of the Electrochemical Society 144, 1188 (1997)
[2]曾帥波等.基于三元、磷酸鐵鋰和錳酸鋰正極的電化學(xué)性能比較,。
[3]中國(guó)自行車(chē)協(xié)會(huì)
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/蘇簡(jiǎn)）
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