众所周知，磷酸铁锂电池包的高温性能很出色，热峰值可达350～500℃，高温(60℃)情况下仍可以放出100%容量。但是低温比其他的电池体系会差一点，那么如何提高其低温性能呢?磷酸铁锂电池：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。锂离子电池的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。其中磷酸铁锂是目前绝大多数锂离子电池使用的正极材料。磷酸铁锂电池包需求暴增，提高锂电低温性能成关键。影响磷酸铁锂电池包低温性能的因素有哪些?针对磷酸铁锂电池包，存能电气行业专家对它低温特性影响因素做了比较详细的研究，原因如下：1、生产环境：磷酸铁锂电池包做为一个化工原料众多、工艺繁杂的高科技产品，其生产环境对温度、湿度、粉尘等都有很高的要求，如果没有控制到位，电池品质将出现波动。2、导电性差、锂离子扩散速度慢。高倍率充放电时，实际比容量低，这个问题是制约磷酸铁锂产业发展的一个难点。磷酸铁锂之所以这么晚还没有大范围的应用，这是一个主要的问题。3、材料方面的影响，磷酸铁锂正极本身电子导电性比较差，另外比较容易产生极化，降低容量的发挥;负极这块主要是低温充电，因为它会影响到安全性问题;电解液这一块，可能低温下黏度会增大，锂离子迁移阻抗会增大;第四个就是粘结剂，现这个对电池的低温性能影响也是比较大的。如何提高磷酸铁锂电池包低温性能?我们从正极、负极、电液、粘结剂四块提高磷酸铁锂电池包的低温性能。正极方面，现在都是纳米化，它的粒径、电阻力，AB平面轴长大小三方面会影响到整个电池低温的特性。不同工艺对正极也有不同的影响，100到200纳米粒径磷酸铁锂做出的电池低温放电特性比较好，在-20度可以释放94%，也就是粒径的纳米化缩短了迁移的路径，也提高了低温放电的性能，因为磷酸铁锂放电主要是跟正极有关。从负极方面考虑充电特性，锂电池低温充电主要是负极影响，包括粒径大小还有负极的间距变化，选取了三种不同的人造石墨作为负极，来研究不同的层间距和粒径对低温特性的影响。从三种材料来看，层间距大的颗粒石墨，从阻抗来讲，本体阻抗和离子迁移阻抗比较小一点。充电方面，锂电池包在冬天低温下放电问题不大，主要是低温充电。因为在横流比方面，1C或者0.5C的横流比非常关键，到恒压需要非常长时间，通过改进三种不同石墨的对比，发现其中一种在-20度充电恒流比有比较大的改善，从40%提高到70%多，层间距的增大，还有粒径的减小。电解液这一块，在-20度，-30度下电解液结冰，黏度增大，形成性能恶化。电解液从三方面：溶剂，锂盐，添加剂。溶剂对磷酸铁锂电池包低温影响从70%多影响到90%多，有十几个点的影响;其次，不同锂盐对低温的充放电的特性有一定的影响。我们固定了溶剂体系和锂盐基础上，低温添加剂可以使放电容量从85%提高到90%，也就是说，整个电解液体系中，溶剂、锂盐还有添加剂都对我们的动力电池低温特性有一定的影响，包括其他的材料体系一样适用。”粘结剂方面，20度充放电情况下，两种点状大概做了70多到80的循环以后，整个极片是有粘结剂失效的现状，而采用线状的粘结剂不会存在这个问题。在整个体系上，从正极、负极、电解液到粘结剂的改善以后，磷酸铁锂电池单体这块做得比较好的效果，一个是充电特性，-20、-30、-40度温度下0.5C充电恒流比可以达到62.9%，-20度温度下放电可以放出94%，这是倍率跟循环的一些特性。

磷酸铁锂电池的应用领域很广泛，可以说能用到电池的”地方“都可以用到磷酸铁锂电池。1、在交通行业的应用随着社会文明的进步，人们环保意识提高并对环境要求日益高涨，环保的交通工具已经进入人们的视野。目前，我国以电动自行车为主的电动轻型车呈现出蓬勃发展的趋势，动力磷酸铁锂电池组已开始在部分高端车型应用，在电动汽车开发方面，锂离子电池已经成为主流。在国内，众多汽车研制和生产企业开发的电动汽车半数以上车型采用了磷酸铁锂电池，并有逐步扩大的趋势。2、在军事装备及航空航天事业中的应用：在军事装备中，磷酸铁锂电池主要用作动力启动电源、无线通信电台电源、微型无人驾驶侦察飞机动力电源等，此外，诸如激光瞄准器、夜视器、飞行员救生电台电源等现在也普遍采用磷酸铁锂电池。在航天领域，磷酸铁锂电池已经用于地球同步轨道卫星和低轨道通信卫星，作为发射和飞行中校正、地面操作的动力。3、磷酸铁锂电池自身的结构特点和特殊的工作原理，决定了其原材料丰富、环保、容量高、循环性能和安全性能好等特点，在医疗行业(例如，助听器、心脏起搏器等)、石化行业(例如，采油动力负荷调整)、电力行业(例如，储能电源)等均具有广阔的应用前景。其在追求能源绿色化的今天，具有更加重要的意义。磷酸铁锂电池的应用状况随着移动电子设备的迅速发展和能源需求的不断增大，锂电池的高容量、适中的电压、广泛的来源以及其循环寿命长、成本低、性能好、对环境无污染等特点，决定了它不仅可以应用于移动通信工具。

磷酸铁锂电池老化的目的主要有几个：1、让电解液的浸润更加良好，有利于电池性能的稳定；2、正负极材料中的活性物质经过老化后，可以促使一些副作用的加快进行，例如产气、电解液分解等，让锂电池的电化学性能快速达到稳定；3、通过老化一段时间后进行锂电池一致性筛选。化成之后电芯的电压不稳定，其测量值会偏离实际值，老化后的电芯电压、内阻更为稳定，便于筛选一致性高的电池。老化制度对锂电池性能的影响因素主要有两个，即老化温度和老化时间。除此之外，还有老化时电池处于封口还是开口的状态也比较重要。对于开口化成来说，如果厂房可以控制好湿度可以老化后再封口。如果采用高温老化，封口后老化比较好。对于不同的电池体系，三元正极/石墨负极锂电池、磷酸铁锂正极/石墨负极锂电池抑或是钛酸锂负极电池，需要根据材料特性及锂电池特性进行针对性试验。在试验设计中，可以通过锂电池的容量差别、内阻差别、压降特点来确定最佳的老化制度。三元或磷酸铁锂正极/石墨负极锂电池对于三元作为正极材料，石墨作为负极材料的锂电池来说，锂离子电池的预充化成阶段会在石墨负极的表面形成一层固态电解质膜(SEI)，此种膜的形成电位约在0.8V左右，SEI允许离子穿透而不允许电子通过，由此在形成一定厚度后会抑制电解液的进一步分解，可以起到防止电解液分解引起的电池性能下降。但是化成后形成的SEI膜结构紧密且孔隙小，将电池再进行老化，将有助于SEI结构重组，形成宽松多孔的膜，以此提高锂电池的性能。三元/石墨锂电池的老化一般选择常温老化7天-28天时间，但是也有的厂采用高温老化制度，老化时间为1-3天，所谓的高温一般是38℃-50℃之间。高温老化只是为了缩短整个生产周期，其目的和常温老化一样，都是让正负极、隔膜、电解液等充分进行化学反应达到平衡，让锂电池达到更稳定的状态。钛酸锂负极锂电池俗称的钛酸锂电池是负极采用了钛酸锂的电池，正极材料主要还是三元、钴酸锂等材料。钛酸锂电池与石墨负极电池的不同之处是钛酸锂的嵌锂电位是1.55V(相对于锂金属)，高于SEI形成的0.8V，所以充放电过程中不会形成固态电解质膜(SEI)也不会形成枝晶锂，从而具有更高的安全性。这就意味着钛酸锂充电过程中，不断的有电子与电解液发生反应，生成副产物及产生氢气、CO、CH4、C2H4等气体，会导致电池的鼓包。钛酸锂的鼓包问题主要得依靠材料性质的改变来缓解，例如材料表面包覆、改变粒径分布，找到合适的电解液等。此外，通过优化预充、化成、老化的制度也可以适当减轻钛酸锂鼓包现象。钛酸锂电池的老化制度一般首选高温老化制度，老化温度采用40℃-55℃，老化时间一般是1-3天，老化之后需要进行负压排气。进行多次高温老化，使电池内部水分充分反应，将气体排出后可以有效抑制钛酸锂电池的胀气问题，提高其循环寿命。

高性能的储能电池对光伏产业的发展至关重要。相比于铅酸电池,磷酸铁锂电池具有比能量高、储能效率高、循环寿命长、使用成本低等优势。利用该类型锂电池作为储能装置，可把能源效率提高至90%左右，因此非常适合用作新能源储能装置。就常规性能、储能特性等方面将铅酸电池和磷酸铁锂电池作了对比。在分析了将磷酸铁锂电池用作光伏系统储能装置的可行性的基础上，设计了相应的光伏发电储能系统。在诸多的可再生能源中，太阳能以其绿色、环保、取之不尽、用之不竭等特性成为最具发展潜力的能源形式，具有巨大的市场前景。我国有着非常丰富的太阳能资源，发展光伏产业对我国欠发达地区和偏远地区的用电改善具有重要意义。但是，光伏发电具有非连续性和不稳定性，发电性能随外界环境的变化而变化，因此，高性能的储电环节对光伏产业的发展至关重要。目前，大部分光伏系统都采用铅酸电池作为储能装置。相比于铅酸电池，磷酸锂铁电池具有比能量高、储能效率高、循环寿命长、使用成本低等优势。本文就常规性能、储能特性等方面将铅酸电池和磷酸铁锂电池作了对比。在分析了将磷酸铁锂电池用作光伏系统储能装置的可行性的基础上，设计了相应的光伏发电储能系统。太阳能光伏发电系统对储能环节的基本要求。太阳能发电系统成本高、转化效率低、随环境变化性强，因此对储能环节的要求较高。太阳能光伏发电系统的使用寿命一般是20年，要求与之配套的储能环节具有使用寿命长、性能稳定、能量效率较高、适应环境能力强等特征。目前，用于光伏发电系统的储能技术主要分为电化学电池、飞轮、超导线圈等。相比较而言，飞轮储能和超导储能在性能上有着化学电池无可比拟的优势，必将成为储能装置发展的必然趋势，但在现阶段，由于技术和价格的原因，化学电池仍然是太阳能光伏发电储能的主要方式。

从电池能量密度、低温性能、安全性、使用寿命以及成本来看，磷酸铁锂电池和三元锂电池是各有优势，有点难分难解，也导致动力锂电池正极材料技术路线出现分化。以特斯拉为代表的企业最早采用三元锂电池，续航优势明显。而比亚迪一直是磷酸铁锂路线的代表者和坚持者，认为磷酸铁锂安全性最好。不过随着比亚迪从磷酸铁锂电池转变为三元锂电池来看，显然这两种电池路线的争论也已经落下了帷幕。但是注意，乘用车采用三元锂电池并不代表磷酸铁锂电池就此淘汰，套用李想的一句话就是，磷酸铁锂属于大巴，三元锂电属于乘用车，固态电池属于未来。三元锂VS磷酸铁锂1、电池分类电池的种类其实非常多，按类型可以大致分为化学电池、物理电池和生物电池。像我们平时常见的纽扣电池、5号电池、锂离子电池这类都属于化学电池。电容这类属于物理电池，微生物电池这类则属于生物电池。而电动汽车上用的则是化学电池，如镍氢电池、锂离子电池、锂聚合物电池、燃料电池等都属于这一类型。从结构来看还可以再分两大类，蓄电池和燃料电池。当然，这里说的蓄电池并不是大家日常说的汽车电瓶，而是对可重复充电电池的统称，其中车载的铅酸蓄电池仅仅是细分门类的一种。燃料电池目前应用较少，就不作展开了。2、六种锂电池锂电池是目前电动车乃至时下绝大多数电子产品上最常用的电池种类，它从1970年诞生至今将近半个世纪了，它的优势是能量密度高、循环使用寿命长。目前锂离子电池主要是按照正极材料的不同来分类，因为负极材料对电池能量密度的影响不大，所以现在主要通过不断改进正极材料来提升电池的性能。市面上最早有六类电池材料分别是钛酸锂、钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰和镍钴铝。钛酸锂是作为负极材料使用的锂电池，它的能量密度很低，应用在电动车上显然不吃香。钴酸锂则相反，它是能量密度相对较高，但是寿命和耐高温性能就比较差，大多用在手机等数码设备当中。锰酸锂成本低而且稳定，但能量密度也比较低。所以，从能量密度和安全性综合来看，综合性能更好的磷酸铁锂电池和三元锂电池成为了电动车动力电池的主流，不过这两种电池在自身特点上也存在显著差异3、电池能量密度三元锂>磷酸铁锂评价电池性能好坏最关键的指标就是电池能量密度，电池能量密度的概念和其他物质密度的概念一样，简单来说就是单位重量或体积下电池含有的电能。打个比方，两块同样大小和重量的矿石，一种含杂质较多，一种含量高，那么毫无疑问含量高的显然更值钱。电池的能量密度和矿石的含量一样，相同体积或重量下，能量密度越高提供的电能也就越多，续航相对也越长，提高电池能量密度等于增加了车辆续航。磷酸铁锂电池（LFP）是用磷酸铁锂作正极材料的锂离子电池，三元锂电池则是一种以镍钴元素作为正极材料，以锰盐或铝盐来稳定化学架构的锂电池，主要有NCM（镍钴锰）和NCA（镍钴铝）。受制于化学特性，磷酸铁锂电池的电压平台低，磷酸铁锂电池的能量密度大概在140Wh/kg左右。而三元锂电池电压高，能量密度基本为240Wh/kg。也就是说，在相同电池重量下，三元锂的能量密度是磷酸铁锂材料能量密度的1.7倍。毫无疑问，在能量密度上三元锂电池优势明显，不过不同“配方”的三元锂电池它的能量密度也会有差异（镍、钴、锰/铝三者不同比例）。4、低温性能三元锂>磷酸铁锂冬天电动车续航里程衰减已经是司空见惯了，磷酸铁锂电池的低温性能要劣于三元锂电池。磷酸铁锂电池温度使用下限值-20℃，且低温环境下放电性能差，在0℃时的容量保持率约60～70%，-10℃时为40～55%，-20℃时为20～40%。三元锂电池低温温度使用下限值-30℃，低温放电性能好，和磷酸铁锂电池相同低温条件下，冬季时里程衰减不到15%，明显高于磷酸铁锂电池。当然，为了避免出现明显的里程衰减现象，大多数车辆现在都有相应的热管理来保证电动车冬季性能。5、寿命磷酸铁锂>三元锂电池寿命就是电池在多次完全充放电后的电量衰减，一般电动车电池充满后衰减到原有80%电量就代表电池该换了。磷酸铁锂电池的完全充放电循环次数大于3500次后电量才会衰减到原有的80%。也就是说如果每天充放电一次，磷酸铁锂电池也要将近10年才出现明显衰减现象。而三元锂电池比磷酸铁锂电池寿命短一些，完全充放电循环大于2000次会开始出现衰减现象，也就是大概在6年的时间，当然通过电池管理和车辆电控系统也可以稍微延长一点电池寿命，但是也只能是稍加延缓。当然，电动车电池是由多个单体电池串并而成，其工作状态类似木桶效应，一只木桶能盛多少水，并不取决于最长的那块木板，而是取决于最短的那块木板。电池组类似，只有在电池性能高度一致时，寿命发挥才能接近单体电池的水平。

一、磷酸铁锂电池的基本结构磷酸铁锂电池的基本结构由电芯、保护板、外壳三部分组成。1、电芯：电芯是磷酸铁锂电池最重要的组成部分，是能量转换的载体。目前生产的是聚合物锂离子电芯和圆柱锂离子电芯。电芯的基本参数有：容量、内阻、循环寿命等。2、保护板：保护板是保护电芯正常工作，预防异常事故发生的电子功能模块。主要组成是IC和MOS管。IC是监控电芯电压的元件，MOS管是一个开关。在整个模块中，IC通过检测工作回路的电流和电芯两端的电压来控制MOS管的开关状态，从而控制充放电回路，达到预防磷酸铁锂电池过充,过放或过流的目的。保护板的主要参数有：过充保护电压、过充保护恢复电压、过放保护电压、过放保护恢复电压，短路保护电流，自耗电流，PCM内阻等。以上参数可通过专用设备或模拟电路测量。3、外壳：外壳是把电芯和保护板固定在一起，密封并与主机完成配合功能的壳体。外壳常分为底壳和面壳。一般地与主机配合后，外漏在外面的为面壳，另一个为底壳。外壳常用材料有：ABS、ABS+PC、PC等。衡量外壳的主要指标有：颜色、材料、配合、机械强度等。二、磷酸铁锂电池组装的关键工艺1、锡焊：锡焊是用焊锡丝将导体连接到一起，并达到良好的导通效果的工艺。影响焊锡质量的因素有焊接温度，主体材料，焊锡材料等。在磷酸铁锂电池组装中焊接温度一般要求控制在360±10℃。容易焊接的材料有金、银、铜、锡、镍、钢等。锡焊中容易出现的不良有：虚焊、假焊、过焊等。2、塑胶壳封装（亦称超声波焊压接）：常用塑胶壳的封装是采用超声波熔接的方式，其原理是用超声波将能量传递到两接触的表面，接触部分高频振动产生热量，使接触表面熔融并粘接。影响超声波焊接的主要参数有：设备功率、设备能量、压力、焊接时间等。三、测试1、电芯测试：常规项目有：容量、循环寿命、内阻、电压、自放电等。其它项目有：高温放电性能、低温放电性能、短路、钉刺等。2、保护板：电性能测试参数有：过充电保护电压，过充电保护恢复电压，过放电保护电压，过放电保护恢复电压，短路保护电流、自耗电、PCM内阻等。外形结构：金手指外漏部分无偏斜，下陷，色泽光亮无斑点，金层厚度为0.3μm。3、成品磷酸铁锂电池：电性能检测项目有：充、放电功能，短路保护功能，开路电压，过流，识别电阻，热敏电阻，磷酸铁锂电池内阻等。外观及结构检测项目有：套机效果、跌落试验、缝隙、颜色等。