随着人们生活水平的不断提高,上下班通勤逐渐实现了机动化。 由于国家碳中和政策的大力推进,人们在购买新能源汽车时,不得不在磷酸铁锂电池和三元锂电池两种技术之间做出选择。 业内人士告诉我们:重视续航,容量大、轻量化的车选择三元系,安全性选择磷酸铁锂系。 对此,消费者迫切希望业内人士能够从技术角度给出一个切实可行的答案:磷酸铁锂电池安全吗? 首先从三个方面回答:材料/结构稳定性、生产工艺、充放电特性。
什么是磷酸铁锂电池?
磷酸铁锂电池是以磷酸铁锂(LiFePO4)为正极材料,碳为负极材料的锂离子电池。 LFP 电池的能量密度低于镍锰钴 (NMC) 和镍钴铝 (NCA) 等其他锂离子电池类型,并且工作电压较低。

磷酸铁锂电池的安全性
磷酸铁锂是目前最安全的锂离子电池正极材料。 不含任何对人体有害的重金属元素。 其橄榄石结构不易析出氧,提高了材料的稳定性。 磷酸铁锂电池正极材料的稳定性决定了其具有稳定的充放电平台。 因此,电池的结构在充放电过程中不会发生变化,不会燃烧和爆炸,即使在短路、过充、挤压、针刺等特殊条件下也仍然非常安全。
磷酸铁锂电池的优点
磷酸铁锂电池具有工作电压高、能量密度高、循环寿命长、安全性能好、自放电率低、无记忆效应等优点。

磷酸铁锂电池的应用
磷酸铁锂电池由于其低成本、高安全性、低毒性和长循环寿命而被广泛用于家庭储能、太阳能照明系统、车辆使用、公用事业规模的固定应用和备用电源。

家庭储能
由于生产成本低,防火安全性高,Enphase推出了磷酸铁锂家用蓄电池。 2021 年,家庭终端用户市场出现了多家供应商,包括 SonnenBatterie 和 Enphase。 特斯拉汽车继续在其家用储能产品中使用 NMC 电池,但在 2021 年改用 LFP 用于其公用事业规模的电池产品。
车辆
当车辆加速时,如叉车、自行车和电动车,需要电池具有更高的放电率、更轻的重量和更长的寿命。 这些就是磷酸铁锂电池的优点。 12V LiFePO4 电池 越来越受欢迎,并被广泛用作大篷车、房车或船只的备用(家用)电池。

太阳能照明系统
太阳能景观照明主要使用单个“14500”(AA 电池尺寸)LFP 电池。
LFP 的更高 (3.2 V) 工作电压允许单个电池驱动 LED,而无需电路来提升电压。 它提高了对适度过度充电的容忍度(与其他锂电池类型相比)也意味着 LiFePO4 可以连接到光伏电池而无需电路来停止充电循环。
磷酸铁锂电池的充放电
充电和放电是锂电池的两种基本工作状态。 磷酸铁锂电池在充放电时,由于铁离子的氧化能力不强,不会放出氧气,自然很难与电解液发生氧化还原反应,这使得磷酸铁锂电池充放电在安全的环境中进行放电过程。 不仅如此,磷酸铁锂电池在高倍率放电时,甚至在过充过放电时,都难以发生剧烈的氧化还原反应。 同时,锂脱嵌后晶格发生变化,晶胞(晶体的最小构成单元)的最终体积会缩小,抵消了反应过程中负极碳电极体积的增加。 因此,磷酸铁锂电池可以充放电。 保持了物理结构的稳定性,消除了体积增大导致电池爆炸的隐患。
磷酸铁锂电池的生产工艺
磷酸铁锂电池的生产工艺与其他锂电池品种大致相同,其核心工艺包括配料、包覆、压延、压片、卷绕。 在配料过程中,磷酸铁锂材料的导电性比较差,所以颗粒一般做的比较小。 这样做的客观效果是内部排列更加均匀,促进了工作时可以维持的平衡电压平台的形成。 电池状态稳定。
磷酸铁锂电池还设计为在极端温度下使用时非常安全:
•内置安全保险丝
•防爆钢罩
•出色的过温保护
此外,在磷酸铁锂电池的设计阶段,他们经历了以下几点:
•冲击试验
•过充测试。
•短路测试
•开路测试
•温度测试
•跌落测试
•强制内部短路测试
•低电压测试。
只有在获得满意的结果后,细胞才会进入大规模生产。

磷酸铁锂电池与其他锂电池相比安全性如何?
磷酸盐电池具有出色的化学和机械结构,不会过热到不安全的水平。 因此,与使用其他阴极材料制成的锂离子电池相比,安全性得到了提高。 这是因为 LiFePO4 的带电和不带电状态在物理上相似且高度稳健,这使得离子在伴随充电循环或可能失效的氧通量期间保持稳定。 总体而言,磷酸铁-氧化物键比钴-氧化物键更强,因此当电池过充或物理损坏时,磷酸盐-氧化物键在结构上保持稳定; 而在其他锂化学中,键开始分解并释放过多的热量,最终导致热失控。
磷酸锂电池不易燃,这是在充电或放电过程中处理不当时的一个重要特性。 它们还可以承受严酷的条件,无论是寒冷、酷热还是崎岖的地形。 它们不会在碰撞或短路等危险事件中爆炸或着火,从而显着降低受伤的可能性。 如果您正在选择锂电池并预期在危险或不稳定的环境中使用,磷酸铁锂可能是您的最佳选择。 还值得一提的是,磷酸铁锂电池无毒、无污染、不含稀土金属,是环保的选择。 它们不会爆炸或着火,从而显着降低受伤几率。
影响磷酸铁锂电池安全性的因素?
虽然磷酸铁锂电池在正常使用中是完全安全的,但在极端情况下,还是有可能发生一些事故。 以下是影响电池的一些因素。
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不管是什么类型的电池,过充总是一个大问题。 当电池长时间充电并达到最大电压时,继续连接电源会强制电池充电,导致内部发热。 假设电池在充电状态下长时间保持绝缘状态。 那样的话,温度会逐渐升高,热能会积聚,可能会导致电池着火。
电池材质
材料制备对电池的热稳定性和结构稳定性也起着至关重要的作用。 磷酸铁锂内部有氧化铁,所以电池中的铁元素一定是二价的。 电池制造商在烧结反应期间必须格外小心。
电池存放区
电池充电时难免会产生少量热量,但要确保放置电池的地方不易燃,以免发生意外。 如果电池在易挥发的区域充电,即使是最轻微的热量也会导致现场着火。
磷酸铁锂电池会不会“爆炸”,首先要看日常场景中是否具备爆炸的条件。 一般来说,氧气充足、可燃物质浓度达标、火源、空间有限这四种状态同时满足,才会发生爆炸。
如何预防电池问题?
适用充电器
使用合适的充电器可以有效避免电池过度充电。 您可以根据电池类型和额定电压选择厂家提供的充电器,防止您的电池过充发热,始终保证电池处于稳定的充电状态。
适用温度
电池存储对温度也有特定的要求。 最佳温度范围一般在15℃~30℃之间,这个温度值随贮藏时间的长短而变化。 此外,长时间使用后,电池可能会产生一些热量。 请务必在电池冷却后进行充电。
高级电池管理系统 (BMS)
电池管理系统可以对每个电池单元进行智能管理和维护,防止电池过充过放,延长电池使用寿命,监控电池状态。
一个好的 BMS 将停止过度充电并单独为每个电池充电。 BMS 可以检测电池是否提供不准确的读数或失效,从而防止任何爆炸或火灾。

品质制造商
优质厂家生产的磷酸铁锂电池,可以显着提高电池生产的合格率。
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