4、磷酸鐵鋰（LiFePO 4）

1996年，德克薩斯大學發現磷酸鹽可作為再充電鋰電池的陰極材料。磷酸鋰具有良好的電化學性能和低電阻。這是通過納米級磷酸鹽陰極材料實現的。主要優點是高額定電流和長循環壽命；良好的熱穩定性，增強了安全性和對濫用的容忍度。

磷酸鐵鋰是一種化合物 LiFePO4 或簡稱“LFP”。LFP 具有良好的電化學性能、低電阻，是可用于鋰離子電池的最安全、最穩定的正極材料之一。

什么是磷酸鐵鋰電池？

磷酸鐵鋰電池是一種以磷酸鐵鋰為正極材料儲存鋰離子的鋰離子電池。LFP 電池通常使用石墨作為負極材料。LFP 電池的化學成分使它們具有高額定電流、良好的熱穩定性和較長的生命周期。

大多數磷酸鐵鋰電池都有四個串聯的電池單元。LFP 電池的標稱電壓為 3.2 伏。串聯四個 LFP 電池會產生 12 伏電池，這是許多 12 伏鉛酸電池的絕佳替代選擇。

磷酸鐵鋰 Vs。替代鋰離子類型

磷酸鐵鋰只是眾多鋰離子電池中的一種。改變陰極的化合物可以制造出不同種類的鋰離子電池。一些最常見的選擇是鋰鈷氧化物 (LCO)、鋰錳氧化物 (LMO)、鋰鎳鈷鋁氧化物 (NCA)、鋰鎳錳鈷氧化物 (NMC) 和鈦酸鋰 (LTO)。

這些電池類型中的每一種都有不同的優勢和劣勢，使其非常適合不同的應用。查看這些電池類型的主要特性，我們可以看到磷酸鐵鋰電池的位置以及它們最適合哪些應用。

能量密度

在其他鋰離子類型中，LFP 電池具有最高的特定額定功率之一。換句話說，高比功率意味著 LFP 電池可以提供大量電流和功率而不會過熱。

另一方面，重要的是要記住 LFP 電池的比能量等級最低。低比能量意味著 LFP 電池的單位重量能量存儲容量低于其他鋰離子電池。這通常不是什么大問題，因為可以通過并聯多個電池來增加電池組的容量。對于需要在非常輕的空間中具有極高能量密度的應用（例如純電動汽車），這可能并不理想。

電池生命周期

磷酸鐵鋰電池的壽命從大約 2,000 次完全放電循環開始，并根據放電深度而增加。Dragonfly Energy 使用的電池芯和內部電池管理系統 (BMS) 已經過超過 5,000 次完全放電循環的測試，同時保留了原始電池容量的 80%。

LFP 的壽命僅次于鈦酸鋰。然而，LTO 電池歷來是最昂貴的鋰離子電池選項，這使得它們對于大多數應用來說成本過高。

放電率

放電率以電池容量的倍數來衡量，這意味著 100Ah 電池的 1C 放電率是 100A 連續。市售的 LFP 電池傳統上具有 1C 的連續放電額定值，但根據電池管理系統的不同，可能會在短時間內超過該額定值。

LFP 電池本身通常可以安全地提供短時間的 25C 放電。超過 1C 的能力使您可以在可能在電流消耗中具有啟動尖峰的高功率應用中使用 LFP 電池。

工作溫度

LFP 電池直到 270 攝氏度左右才會進入熱失控狀態。與其他常見的鋰離子電池選項相比，LFP 電池具有第二高的工作溫度限制。

超過鋰離子電池的溫度限制會導致損壞，并可能導致熱失控，從而可能導致火災。LFP 的高運行極限顯著降低了發生熱失控事件的可能性。LFP 與高質量 BMS 相結合，可在這些條件（約 57 攝氏度）之前關閉電池，具有顯著的安全優勢。

安全優勢

LFP 電池是所有鋰離子選項中穩定的化學成分之一。這種穩定性使它們成為面向消費者和工業應用的最安全選擇之一。

唯一另一個相對安全的選擇是鈦酸鋰，它通常成本過高，并且在大多數情況下無法在正確的電壓下運行以替代 12V。

圖9：典型磷酸鋰電池成分 磷酸鋰具有良好的安全性和長壽命，比能量適中，自放電能力增強。

匯總表

表10：磷酸鐵鋰的特性