铁电池的技术特点和应用前景

摘要 铁电池也叫做“磷酸铁锂电池”，具有绿色环保、长寿命、高安全等特点。本文结合比亚迪在铁电池技术方面的研究成果及在叉车领域的应用实践，对铁电池技术进行了介绍，并对比传统铅酸电池，分析了铁电池的技术特点和应用前景。

关键词 比亚迪、铁电池、叉车、优劣比较

在人类社会不断进步、经济快速发展的同时，一方面，化石能源在持续减少，另一方面，化石能源燃烧带来的环境污染却越来越严重。目前，全球许多企业都积极开展新动力源的研究，以便替换不可再生的化石能源。作为新能源先锋的比亚迪，在业界率先将一种新的电池技术应用到汽车、叉车、储能电站上，那就是铁电池技术。

一、铁电池简介

铁电池也叫做“磷酸铁锂电池”，是用磷酸铁锂（LiFeP04）材料作电池正极的锂离子电池，2002年推向市场并成为锂离子电池家族的新成员。铁电池是一种可充电电池，比其他一次电池（俗称“干电池”，即放电后不能再充电使其复原的电池）的电压高0.2～0.4V。

磷酸铁锂电池的容量高、输出电压高、使用中安全性能高、工作温度范围宽，且保有良好的充放电循环性能、电化学稳定性能，对环境无污染。特别是在大倍率放电效率，放电电压平稳、安全（不燃烧、不爆炸）、寿命长（循环充放电4000次以后，电池容量保持率75%以上）、对环境无污染方面保持着良好性能，是目前功能最完善的大电流输出动力电池。同时其大倍率充电的特性，可满足汽车、工业车辆的快速充电要求。

磷酸铁锂电池的内部结构如图1所示。左边是橄榄石结构的LiFeP04作为电池的正极，由铝箔与电池正极连接，中间是聚合物的隔膜，将正极与负极隔开，但锂离子lLi+可以通过而电子e-不能通过；右边是由碳（石墨）组成的电池负极，由铜箔与电池的负极连接。电池的上下端之间是电解质。电池由金属外壳密闭封装，在使用过程中无需添加电解液，实现真正的免维护。

依托自己在电池领域的领先优势，比亚迪所研发的铁电池从产品设计、装备到生产工艺、管理全流程可确保电池组的一致性，使得单体电池的安全性、寿命和电池组一致，完全满足汽车、叉车、储能电站的要求。

二、比亚迪铁电池的主要优点

2013年叉车行业最大的亮点，就是比亚迪正式向市场推出全球首款搭载铁电池的电动叉车，现在越来越多的人对比亚迪叉车的动力电池——铁电池产生了兴趣。与传统的铅酸电池相比，比亚迪叉车搭载的铁电池有如下一些优点（见图2）。两者的具体比较，见表1、表2和图3～6所示。

1.绿色环保。该电池不含任何重金属与稀有金属（镍氢电池需稀有金属），无毒（SGS认证通过），零污染、零排放，符合欧洲RoHs规定，是绝对的绿色环保电池。铁电池因其绿色环保性能被列入了“十五”期间的“863”国家高科技发展计划，成为国家重点支持和鼓励发展的项目。而铅酸电池在生产过程中有重金属污染，在使用过程中有酸雾排放，在回收过程中若处理不当，仍将对环境造成二次污染。

2.长寿命。比亚迪铁电池在循环充放电4000次之后，容量保持率仍超过75%，而同质量的铅酸电池是“新半年、旧半年、维护维护又半年”，最长也就使用1-1.5年的时间。但是，铁电池在同样条件下使用，寿命将超过10年，在叉车生命周期内无需更换电池。综合考虑，铁电池的性能价格比为铅酸电池的4倍以上。

3.高安全。比亚迪铁电池解决了钴酸锂和锰酸锂的安全隐患问题，能经受严酷的环境考验，无论针刺、火烧、挤压、碰撞等均不会产生爆炸，是新能源车辆动力电池的首选。

4.高效率。比亚迪铁电池充电效率高达98%，并可进行100%DOD放电，而传统的铅酸电池充电效率仅为60%左右，放电效率也不超过70%，随着使用时间的增长，铅酸电池的充放电效率下降速度很快，铁电池的充放电效率与次数的曲线平缓，因此在工业车辆行业，同等吨位的叉车，铅酸电池叉车的容量必须要配备比铁电池叉车容量大很多的电池。

5.可大功率充放电。铁电池可以进行2C大倍率充电和5C大倍率放电，就充电时间而言，比亚迪铁电池叉车彻底解决了目前行业中电瓶叉车充电时间过长的问题（传统的铅酸电池则需要8-12小时），最快可1小时充满。

6.适合高低温工作环境。铁电池电热峰值可达350℃-500℃（锰酸锂和钴酸锂只在200%左右），工作温度范围宽广（-20℃-60℃），所以即使在冷库中也可以正常放电，解决目前铅酸电池叉车在冷库中工作时间短的问题。

7.免维护。比亚迪铁电池采用全封闭包装设计，无需进行任何的维护，传统的铅酸电池则需要经常添加电解液进行维护，如果维护不当还会大大影响电池的寿命。

三、市场前景分析

综合来看，铁电池的成本较铅酸电池而言要高一些，但在叉车使用过程中，铁电池的高效率和长寿命优势，可以为客户节省一笔不菲的使用费用和电池更换费用，所以铁电池叉车将会被越来越多重视长远效益、具有前瞻性的客户所接受。而且，节能环保已成为一项全民工程，绿色环保的铁电池叉车必将会引领行业在变革中更健康地发展。

如今，新能源汽车产业日益得到重视，国家和地方各项补贴政策也促进了锂电汽车的发展，进而促使其成本的大幅下降。而锂电叉车的应用又为其提供了一个稳妥可行的实验场地。得益于相对封闭的操作空间、便利的充电环境、大工作量的实践体验，目前铁电池叉车获得了稳定的销售量，这也为锂电电动汽车的发展提供了一个好的样本。