纯电动汽车磷酸铁锂电池性能研究

1、磷酸铁锂电池的优点和缺点分别是什么？

磷酸铁锂电池的优点是：

1 磷酸铁锂电池的寿命长，循环寿命在2000次以上。在同样的条件下，磷酸铁锂电池可使用7到8年的时间。

2 使用安全。磷酸铁锂电池经过严格的安全测试，即使在交通事故中也不会发生爆炸。

3 充电快速。使用专用充电器，1.5C充电40分钟即可以使电池充满。

4 磷酸铁锂电池耐高温，磷酸铁锂电池热风值可以达到350到500摄氏度。

5 磷酸铁锂电池的容量大。

6 磷酸铁锂电池没有记忆效应。

7 磷酸铁锂电池绿色环保，无毒，无污染，原材料来源广泛，价格便宜。

磷酸铁锂电池的缺点是：

1 磷酸铁锂电池正极的振实密度小，密度一般在0.8到1.3左右。体积大。

2 导电性能差，锂离子扩散速度慢，高倍充放电时，实际的比容量低。

3 磷酸铁锂电池的低温性能差。

4 磷酸铁锂电池单个电池的寿命长，在2000次左右，但是磷酸铁锂电池组的寿命短，一般在500次左右。

(1)纯电动汽车磷酸铁锂电池性能研究扩展资料：

安全性能的改善

磷酸铁锂晶体中的P-O键稳固，难以分解，即便在高温或过充时也不会像钴酸锂一样结构崩塌发热或是形成强氧化性物质，因此拥有良好的安全性。有报告指出，实际操作中针刺或短路实验中发现有小部分样品出现燃烧现象，但未出现一例爆炸事件，而过充实验中使用大大超出自身放电电压数倍的高电压充电，发现依然有爆炸现象。虽然如此，其过充安全性较之普通液态电解液钴酸锂电池，已大有改善。

寿命的改善

磷酸铁锂电池是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。

长寿命铅酸电池的循环寿命在300次左右，最高也就500次，而磷酸铁锂动力电池，循环寿命达到2000次以上，标准充电（5小时率）使用，可达到2000次。同质量的铅酸电池是“新半年、旧半年、维护维护又半年”，最多也就1~1.5年时间，而磷酸铁锂电池在同样条件下使用，理论寿命将达到7~8年。综合考虑，性能价格比理论上为铅酸电池的4倍以上。大电流放电可大电流2C快速充放电，在专用充电器下，1.5C充电40分钟内即可使电池充满，起动电流可达2C,而铅酸电池无此性能。

高温性能好

磷酸铁锂电热峰值可达350℃-500℃而锰酸锂和钴酸锂只在200℃左右。工作温度范围宽广（-20C--+75C），有耐高温特性磷酸铁锂电热峰值可达350℃-500℃而锰酸锂和钴酸锂只在200℃左右。

国内现在普遍选择磷酸铁锂作为动力型锂离子电池的正极材料，从政府、科研机构、企业甚至是证券公司等市场分析员都看好这一材料，将其作为动力型锂离子电池的发展方向。分析其原因，主要有下列两点：首先是受到美国研发方向的影响，美国Valence与A123公司最早采用磷酸铁锂做锂离子电池的正极材料。其次是国内一直没有制备出可供动力型锂离子电池使用的具有良好高温循环与储存性能的锰酸锂材料。但磷酸铁锂也存在不容忽视的根本性缺陷，归结起来主要有以下几点：

1、在磷酸铁锂制备时的烧结过程中，氧化铁在高温还原性气氛下存在被还原成单质铁的可能性。单质铁会引起电池的微短路，是电池中最忌讳的物质。这也是日本一直不将该材料作为动力型锂离子电池正极材料的主要原因。

2、磷酸铁锂存在一些性能上的缺陷，如振实密度与压实密度很低，导致锂离子电池的能量密度较低。低温性能较差，即使将其纳米化和碳包覆也没有解决这一问题。美国阿贡国家实验室储能系统中心主任Don Hillebrand博士谈到磷酸锂铁电池低温性能的时候，他用terrible来形容，他们对磷酸铁锂型锂离子电池测试结果表明表明磷酸铁锂电池在低温下（0℃以下）无法使电动汽车行驶。

尽管也有厂家宣称磷酸锂铁电池在低温下容量保持率还不错，但是那是在放电电流较小和放电截止电压很低的情况下。在这种状况下，设备根本就无法启动工作。

2、电动汽车锂离子电池的研究

上图为锂离子电池的工作原理图。其主要通过离子的迁移来实现化学能与电能之间的转换，从而实现储能和放电。锂离子电池的单体电压为镍氢电池的3倍，并且
具有比能量密度相对较大、无记忆效应、充放电效率高、自放电率低、循环寿命长和无污染性等优点，因此，锂离子电池成为了目前在纯电动汽车上应用最广泛的动
力电池。其中，以磷酸铁锂三元材料为代表的锂离子电池，因其能量密度可达到130Wh/kg-140Wh/kg，且充放电平台稳定、安全性能良好、低温性
能和循环寿命较好2015年10月11日，在合肥中国新能源汽车动力电池材料高峰论坛上，华中科技大学材料学材料与工程学院院长黄云辉也表示，磷酸铁锂电
池通过纳米技术和富锂技术等手段而应用，其实际能量密度将会大幅度提升，并且磷酸铁锂电池实现2元/瓦时以下的成本没有问题。因此，以磷酸锂铁为代表的三
元材料电池，现在是目前纯电动汽车主要的动力电源。

虽然锂离子电池经过发展能量密度及其他性能都得到了很大的提高，但是按照现在车辆油箱的位置大小，且电池重量符合车辆承载能力和轴荷分配要求，动力电
池比能量应达到
500-700Wh/kg。而目前的锂离子电池的能量密度远远低于该值。因此目前提高动力电池能量密度是制约锂离子电池发展的一个瓶颈问题。

目前，为了突破能量密度低这个电池的瓶颈问题，国内外学者主要做了以下几个方面的研究。

在材料方面，而以硅基和锡基合金作为锂离子电池的负极材料。通过这种材料的改进的锂离子电池其理论的容量可分别高达4200Wh/kg和990Wh
/kg，完全能满足纯动力汽车动力电池能量的要求，但是硅基锂离子电池由于充放电过程产生巨大材料体积膨胀效应，以及锂在硅膜中扩散系数相对较小、电化学
性能显著恶化；锡基合金负极材料电池理需解决首次不可逆容量高，充放电循环性能差的问题，目前未能在纯电动汽车动力电池领域得到产业化。

另外一方面，主要是从制备技术和成组技术上进行突破。从电池的制备技术综合考虑，采用纳米技术制备来提高电池的性能，开发新型的纳米材料。从成组技术
上考虑，可合理设计动力电池系统模块化结构，减少由电池单体组成的电池组产生的性能衰减，减小电池组中电池单体一致性的影响；并且通过对实车上电池系统进
行能量管理，实现能量的进一步合理分配利用。目前主要集中在对电池组的能量管理、充放电均衡、以及SOC估算等方面。在电池组能量管理研究方面，针对混合
动力电动汽车能量分配，国内外学者对电池组能量管理分配策略做了大量的研究，总结出了功率跟随控制策略、开关式控制策略、固定因子功率分配控制策略、模糊
控制策略等一系列能量管理控制策略。

综合以上分析，目前纯电动汽车动力电池，主要采用的是锂离子电池。其提高性能的主要的技术瓶颈在于进一步提高纯电动汽车单体电池的性能水平，以及提升纯电动汽车动力电池系统的管理等方面。

3、动力电池影响纯电动汽车的性能

随着新能源汽车行业的不断发展，纯电动汽车的保有量也是越来越高。根据数据统计，截止到2019年6月份，我国纯电动汽车保有量约281万台。所谓纯电动汽车，与传统燃油车最大的区别就是动力来源为电池组，而非燃油发动机。那么动力电池会影响车辆的性能吗？

从结构上来看，动力电池是纯电动汽车的能量来源，所以势必会影响到车辆的性能。动力电池能量密度的高低以及储电量的多少，会影响到纯电动汽车的续航里程。而且就生产成本来看，纯电动汽车动力电池占据整车成本的约30%~40%，所以动力电池生产成本的高低也会影响到整车的生产成本，从而影响售价。

就目前来看，我国纯电动汽车主要使用的是三元锂电池，部分车型搭载的是磷酸铁锂电池，而这两种电池均属于液态锂离子电池。作为液态锂离子电池，受温度影响比较明显，尤其是低温条件下内部的化学反应受到抑制，导致储电量下降，从而会影响到续航表现。而为了缓解这种状况，目前很多电池厂商已经开始着手布局固态电池。固态电池采用固体电解质，可以有效的避免液态电池在使用过程中发生的锂枝晶现象，而且温度工作范围更广，稳定性更强。

除此之外，像是比亚迪和宁德时代等电池厂商也在结构上进行了创新，比如比亚迪旗下的刀片电池，通过增加电芯长度等方式来提高磷酸铁锂电池的能量密度，并且降低了生产成本，使磷酸铁锂电池更具有市场竞争力，而宁德时代企业的CTP电池技术同样也是如此。不过这两种电池均属于结构上的创新，并未涉及到材料的革新。

所以由此不难看出，动力电池对整车性能的影响相当大，而最主要表现在就是续航里程和稳定性等方面。目前各大电池厂商对动力电池的研究依然在持续，相信在不久的将来，针对纯电动汽车所存在的里程焦虑问题也能够得到有效的缓解。不知大家是怎么认为的呢？

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

4、纯电动车的专家看法

北京理工大学电动车辆工程技术中心副主任林程我国磷酸铁锂电池研究工作已经取得突破　　林程对记者说，车用锂电池的要求更高。它要求车辆在各种使用条件下，都要保障安全性，不能发生明火、爆炸等事故。最先用于电动车的是动力电池，国内在这一方面取得了很大突破，已初具产业规模。装有该电池的电动车经常出现一些事故，这样的电池也就逐渐被淡化。国内对锂电池的研究进步很快，特别是在电池安全性的问题上，取得了很大进展。林程向记者介绍，锂电池主要包括锰酸锂电池和磷酸铁锂电池。国内的锰酸锂电池发展已初具规模。磷酸铁锂电池由于安全性更高、寿命更长，将成为未来锂电池发展的重要方向，也是国外各汽车企业研发的重点。国内对磷酸铁锂电池的研究工作进展顺利，特别是在一些专利上取得突破，这次为北京奥运会提供的客车用锂电池就是自主研发的磷酸铁锂电池。“当然与国外对锂电池的研究相比，国内的锂电池研究工作还有一定差距，但是国内对锂电池的重视程度越来越高，未来将成为研发重点。”林程对记者说。河南环宇集团锂电池产业技术副总工程师邓伦浩锂电池大规模用于电动车还需一定时间河南环宇集团是一家从电池零部件到电池塑料五金及相关电池制造、设备制造、电器制造等完整产业链的企业集团，曾承担过科技部锂电池项目的研发工作。“国内锂电池的研究工作和国外相比，差距主要体现在电池的控制系统和电源管理系统上。”邓伦浩对记者说，国内对锂电池的研究处于各自开发的状态。有的公司已经能够为电动汽车提供相应的锂电池配套产品，配套的锂电池一般能跑200~500公里左右。邓伦浩告诉记者，国内锂电池的价格太高，电源管理系统的问题还没得到很好地解决。电动汽车还面临充电的问题。家里的一般线路不能为电动汽车锂电池充电，必须配一个小型的专用充电器，而且充电的时间很长，很麻烦。在国外，为了解决这一问题，一般都把充电站和加油站放在一起。国内的充电站还没有大规模地建立起来。邓伦浩认为，国内消费者对装有锂电池的电动汽车接受起来还有难度：“一辆普通电动汽车的价格大概是同等配置汽油机车的两倍甚至更高，国内消费者还没有足够的经济实力和心理准备来接受电动汽车。”中国电力科学研究院工程师庄童看好磷酸铁锂电池发展前景庄童向记者介绍，电动汽车电池的研发工作经历了从铅酸电池、镍氢电池?锂电池的发展过程，每一种电池各有利弊。铅酸电池出现得最早，使用的时间也最长，属于蓄电池系列。铅酸电池的安全性能最好，很少出现爆炸、着火等现象，只是储能效果不太理想。后来，人们研制出了镍氢电池，存储电能和功率的效果都比铅酸电池理想，但是由于镍氢电池在充电过程中产生的氢气容易发生爆炸，所以企业对镍氢电池处在可用可不用的状态。到了2000年前后，人们研制成功了锂电池。锂电池存储的电能是铅酸电池的2~3倍，但是由于它含有的锂离子活跃在金属层表面，在空气中容易出现自燃、爆炸等情况，危险性更高。所以各国对锂电池的研发主要是控制它的安全性和稳定性。“一块锂电池大概能循环充电1000次左右，其中磷酸铁锂电池的储能效果比钴酸锂电池和锰酸锂电池的效果差一些，但是它的安全性能最好，储能比铅酸电池要高很多，所以现在磷酸铁锂电池最被看好。”庄童说。中国汽车工程学会电动汽车分会主任陈全世国内锂电池研究存在三大问题陈全世在接受记者采访时说：“现在国家对锂电池的研究工作高度重视，‘863’计划项目中，国家共投资6600万元，全部用于锂电池的研发工作。我?与**、美国等走在锂电池研发前列的发达国家相比，中国在锂电池的制造精度、设备、标准等研发细节上存在一定差距。”陈全世告诉记者，国内锂电池研究存在三大问题。首先是制造的一致性问题。由于在锂电池的制造工艺和设备上存在差距，使得国内锂电池的生产工艺参差不齐，制造标准还达不到一致性。电动汽车所用的锂电池都是串联或并联在一起，如果一致性问题解决不好，那么所生产的锂电池也就无法大规模应用于电动汽车。其次是知识产权问题。国内在磷酸铁锂电池的研究上已经取得突破，但是由于美国在这方面有专利，所以虽然我们在一些环节上能够自主研发，但是在知识产权问题上，还不知如何应对。第三是原材料的筛选问题。用于锂电池生产的原材料不可能全部进口，主要还是取自国内，但是国内的原材料要通过国际认证，生产出的锂电池才能被国际认可，所以在原材料认证环节上还存在一些问题。国内主要品牌国内民营汽车公司，如深圳市陆地方舟新能源电动车集团有限公司，比亚迪、吉利、奇瑞、上海大众,长安等汽车企业。

5、新能源电动汽车磷酸铁锂电池怎样跑的更远

可以从几个方面来考虑：
1 是是驾驶电动汽车时尽量保持匀速、加减速时平稳过渡，减少忽快忽慢或急刹车的情况；
2 增加所配置的锂电池的电容量，就可以达到增加续航里程的效果，但同时也会增加电动汽车的重量损耗；
3 是使用电能比更大的锂电池，也就是在锂电池重量不变的情况下，达到增加电动汽车续航里程的效果。
仅供参考。

6、三元锂离子动力电池和磷酸铁锂电池哪个要更适合电动汽车

三元锂离子动力电池比较适合电动汽车，在国内，目前大部分电动汽车电池都会应用PBA防爆阀来解决电池安全问题，PBA电池防爆阀(又称蒲微电池防爆阀)，外壳采用金属材质，并利用力学与蒲微微孔膜完美结合，达到防爆防水透气、平衡压力等功能。为汽车电池提供更高防护和安全性能。

PBA电池防爆阀特性：

1、 满足IP67防护等级的基础上可以快速平衡压差。

2、 在达到爆破压力值时直接与外部直通。

3、 当腔体压力小于爆破压力值时，可恢复防护等级并继续使用。

4、金属材质外壳，防腐蚀性强，使用寿命长。

7、纯电动汽车的电池都有哪几种，哪个好?

其实这两种电池可以说是各有千秋，目前使用磷酸铁锂电池的要稍微多一些，因为磷酸铁锂有较好的循环稳定性能，成本也比较低。但是磷酸铁锂在一致性上不如三元电池，另外在材料的稳定性、安全性、加工工艺等方面也有很多问题没有解决。具体楼主可以再查查，相关的资料还是挺多的，个人推荐三元电池。

8、磷酸铁锂电池的缺点

一种材料是否具有应用发展潜力，除了关注其优点外，更为关键的是该材料是否具有根本性的缺陷。国内现在普遍选择磷酸铁锂作为动力型锂离子电池的正极材料，从政府、科研机构、企业甚至是证券公司等市场分析员都看好这一材料，将其作为动力型锂离子电池的发展方向。分析其原因，主要有下列两点：首先是受到美国研发方向的影响，美国Valence与A123公司最早采用磷酸铁锂做锂离子电池的正极材料。其次是国内一直没有制备出可供动力型锂离子电池使用的具有良好高温循环与储存性能的锰酸锂材料。但磷酸铁锂也存在不容忽视的根本性缺陷，归结起来主要有以下几点：1、在磷酸铁锂制备时的烧结过程中，氧化铁在高温还原性气氛下存在被还原成单质铁的可能性。单质铁会引起电池的微短路，是电池中最忌讳的物质。这也是日本一直不将该材料作为动力型锂离子电池正极材料的主要原因。2、磷酸铁锂存在一些性能上的缺陷，如振实密度与压实密度很低，导致锂离子电池的能量密度较低。低温性能较差，即使将其纳米化和碳包覆也没有解决这一问题。美国阿贡国家实验室储能系统中心主任Don Hillebrand博士谈到磷酸锂铁电池低温性能的时候，他用terrible来形容，他们对磷酸铁锂型锂离子电池测试结果表明表明磷酸铁锂电池在低温下（0℃以下）无法使电动汽车行驶。尽管也有厂家宣称磷酸锂铁电池在低温下容量保持率还不错，但是那是在放电电流较小和放电截止电压很低的情况下。在这种状况下，设备根本就无法启动工作。3、材料的制备成本与电池的制造成本较高，电池成品率低，一致性差。磷酸铁锂的纳米化和碳包覆尽管提高了材料的电化学性能，但是也带来了其它问题，如能量密度的降低、合成成本的提高、电极加工性能不良以及对环境要求苛刻等问题。尽管磷酸铁锂中的化学元素Li，Fe与P很丰富，成本也较低，但是制备出的磷酸铁锂产品成本并不低，即使去掉前期的研发成本，该材料的工艺成本加上较高的制备电池的成本，会使得最终单位储能电量的成本较高。4、产品一致性差。目前国内还没有一家磷酸铁锂材料厂能够解决这一问题。从材料制备角度来说，磷酸铁锂的合成反应是一个复杂的多相反应，有固相磷酸盐、铁的氧化物以及锂盐，外加碳的前驱体以及还原性气相。在这一复杂的反应过程中，很难保证反应的一致性。
5、知识产权问题。最早的有关磷酸铁锂专利申请在1993年6月25日由F X MITTERMAIER & SOEHNE OHG (DE)获得，并于同年8月19日公布申请结果。磷酸铁锂的基础专利被美国德州大学所有，而碳包覆专利被加拿大人所申请。这两个基础性专利是无法绕过去的，如果成本中计算上专利使用费的话，那产品成本将会进一步提高。
此外，从研发和生产锂离子电池的经验来看，日本是锂离子电池最早商业化的国家，并且一直占据着高端锂离子电池市场。而美国尽管在一些基础研究上领先，但是到目前为止还没有一家大型锂离子电池生产企业。因此，日本选择改性锰酸锂作为动力型锂离子电池正极材料更有其道理。即使是在美国，利用磷酸铁锂和锰酸锂作为动力型锂离子电池正极材料的厂家也是各占一半，联邦政府也是同时支持这两种体系的研发。鉴于磷酸铁锂存在的上述问题，很难作为动力型锂离子电池的正极材料在新能源汽车等领域获得广泛应用。如果能够解决锰酸锂存在的高温循环与储存性能差的难题，凭借其低成本与高倍率性能的优势，在动力型锂离子电池中的应用将有巨大的潜力。

9、磷酸铁锂电池卷土重来，凭什么说比亚迪是最大的赢家？

一段时间以来，电动汽车在国内汽车市场掀起了一股浪潮。大多数汽车企业都为电动汽车的改造、研发和生产制定了明确的战略和计划。然而，对于纯电动汽车来说，最核心的部分是动力电池。毕竟，一个好的动力电池不仅能给产品带来更长的耐久性，还能提高使用成本、使用寿命和安全性。

对于汽车公司来说，选择合适的动力电池可以给自己的产品加分，所以汽车公司对购买电池也有不同的需求。目前市场上有两种主流电池，一种是三元锂电池，另一种是磷酸铁锂电池。然而，从目前的数据来看，磷酸铁锂电池在汽车公司选择中的比例也在上升。

众所周知，中国自主品牌比亚迪在电池研发领域拥有独特的技术优势。过去，比亚迪从电池开始，在磷酸铁锂电池领域也坚持了很长时间。比亚迪之所以看好磷酸铁锂电池，是因为它们具有稳定性高、价格相对低廉的固有优势。尽管如此，磷酸铁锂电池的能量密度仍然低于三元锂电池。但是比亚迪，从磷酸铁锂电池开始，并没有放弃它的研究。如果比亚迪实现了磷酸铁锂电池能量密度的提高，也有可能打破其原有的行驶里程短的缺点。行驶里程提高后，比亚迪等装备磷酸铁锂电池的产品都是非常有利的优势。一方面，它的性能在车辆的使用上更加突出，另一方面，它可以有效地降低制造成本，让产品本身的价格获得更大的市场竞争优势。

因此，从市场角度来看，磷酸铁锂电池的应用与新能源汽车补贴密切相关。毕竟，在取消新能源汽车补贴的影响下，一些新能源汽车企业已经开始了价格战。比亚迪在制造电池方面有多年的经验，将会更加方便。