(3)循環性能好:磷酸鐵鋰充放電反應是在LiFePO4和FePO4兩相之間進行,充電時鋰離子從LiFePO4中脫出形成FePO4相,放電時鋰離子嵌入FePO4中形成LiFeP04。由於兩物相互變過程中鐵氧配位關係變化很小,故在脫嵌鋰過程中雖然存在物相變化,但是沒有影響其電化學性能的體積效應產生,全充態正極材料體積收縮變化僅為6.4%。而且當與碳組成電池時,剛好彌補了碳負極的體積膨脹。因此循環使用性能好。
由於具有熱穩定性好、循環性能優良、安全性高等突出特點,磷酸鐵鋰被認為是最適合用作動力鋰離子電池的正極材料。不過磷酸鐵鋰也有自己的缺陷,主要是導電率低、鋰離子擴散速度慢、產品一致性不佳和專利問題。其主要侷限性具體如下:
(1)磷酸鐵鋰的性能不如三元。磷酸鐵鋰電池的導電速度遠不如三元電池,且鋰離子的擴散速度也很慢。LiFePO4中鋰離子跨越LiFePO4 / FePO4相界面的遷移速率很小,在插鋰過程中,LiFePO4相的面積不斷減小,所以在高電流密度下放電時,可以在相界面上通過的鋰離子的量不足以維持這麼大的電流,從而導致可逆容量的降低。有效的解決方法是納米化磷酸鐵鋰顆粒,從而提高材料的比表面積,減少鋰離子在晶粒中的擴散距離,最終提高單位質量正極材料的充電深度。目前A123 system就是採用的納米技術處理磷酸鐵鋰,但有效性和產業化還有待考驗。
(2)產品一致性問題。因為動力電池的電池組由大量單體電池串並聯組成,雖單體LiFePO4循環可能超過2000次,但只有性能一致時,電池組才能發揮單體性能水平。要提高LiFePO4產品一致性,必須選用高品質的原料、精密的製造設備和精準控制的工藝流程,從而提升產品的良率和批次一致性。
(3)目前在國際上,磷酸鐵鋰原始材料專利被北美的A123、Valence、Phostech和Aleeze四家公司把持。日本NTT公司就曾被迫將擁有專利授權給德州大學(Phostech合作方),並支付3000萬美元和解金。此後,日本松下等公司為了避開磷酸鐵鋰專利問題,將注意力轉向了錳酸鋰和三元材料。(這也是日韓系鋰電池走上了錳路線的原因)
這是一個要命還是要體驗的問題,很尷尬。目前鋰電池業界分為兩大陣營,一是以磷酸鐵為代表的安全性陣營,主打安全,次要性能。絕對不以犧牲安全性為代價換取性能上的提升;另一派是性能路線,追求性能,在保住性能的條件下再追求安全。兩條路線從技術的角度上看沒有什麼優劣的問題,然而這對於我們這種平頭老百姓而言可就不同了。要知道特斯拉自燃起火到爆炸的時間不足3分鐘,等你感受到起火的時候到爆炸可能就1分鐘了,萬一反應慢了。。這就要了命了。我們經常可以看到關於特斯拉自燃的新聞,最近蔚來股價暴跌也是因為自燃起火,但是你啥時候聽過比亞迪自燃?而比亞迪是我國銷量最大的電動汽車生產企業。(導演表示不想吹比亞迪,該公司的汽車產品雖然銷量第一,但是投訴榜單也是常年霸榜。)