磷酸铁锂和三元锂电池的比较

2023-12-02 02:44

本文主要是介绍磷酸铁锂和三元锂电池的比较,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

一、锂电池命名的由来

目前的锂电池的负极主要是石墨,大家就用正极材料来命名。例如,钴酸锂、锰酸锂电池。

如果正极材料比较复杂呢,比如镍钴猛酸锂(NCM)、镍钴铝酸锂(NCA)。读起来太麻烦,就缩写命名为三元锂吧!三元锂,顾名思议正极材料中有三种关键元素,扮演着不同的角色:

  • 提高性能: 镍N
  • 抑制相变: 钴C
  • 结构稳定: 锰M或铝A

二、磷酸铁锂和三元锂电池的比较

(1)磷酸铁锂和三元锂电池的区别

1)三元锂电池:三元锂电池能量密度较大,同等电量的情况下重量更小;不稳定,易燃,不安全;成本较高。磷酸铁锂电池:相比三元锂电池更稳定,不易燃

2)尽管磷酸铁锂电池具有耐高温性能,但三元锂电池耐低温方面更出色,因此是制造低温锂电池的主要技术路线。在-20°C的条件下,三元锂电池可释放70.14%的容量,而磷酸铁锂电池只支持释放54.94%的容量。此外,在低温条件下,三元锂电池的放电平台远高于磷酸铁锂电池的电压平台,并且启动速度更快。

3)在电池循环寿命方面,磷酸铁锂优于三元锂。三元锂电池的理论寿命为2000次循环,但基本上在经过1000次循环后,其容量就会衰减到60%。即使是特斯拉品牌,经过3000次循环后,也就只能保持70%的电量,而磷酸铁锂电池在相同循环周期后,仍能保持80%的容量。

4)三元锂电池在充电效率方面更胜一筹。实验数据表明,在10C以下的条件下,两者之间的差异不大,但在10C以上时,充电效率的差距就会拉大。例如,在20C充电时,三元锂电池的恒流比为52.75%,而磷酸铁锂电池的恒流比为10.08%,前者是后者的5倍。

(2)锂离子稳定问题

当NCM三元锂电池正极的镍含量超过60%,NCA三元锂电池正极的镍含量超过80%,在经过一定次数的循环后,电池正极材料中的微裂纹显著增加,电极阻抗增大,正极开始向电芯中析出大量的氧气。而且在电池温度达到250摄氏度~350摄氏度时,三元锂电池内部的化学成分就会发生分解。这一现象会造成两个后果,一是由于微裂纹增加,电池的寿命会受到影响;二是由于氧气的出现容易导致电池热失控的产生,而热失控则会引发电池起火爆炸。三元锂电池着火后,电池内部还会持续发热,用普通的干粉灭火器能将明火灭掉,但并不能降低内部温度,可能会导致二次燃烧,因而只能用水持续降温灭火,这也会增加灭火的难度。

而磷酸铁锂电池则是采用了磷酸铁锂作为电池的正极材料,磷酸铁锂晶体中的P-O键难以分解,就算是在非常高的温度或者过充的时候也不会结构崩坏,当电池的温度处在500摄氏度~600摄氏度的高温时,其内部的化学成分才开始分解。正是这一特性才使得磷酸铁锂电池的使用寿命会更长,而就算发生了热失控的现象,磷酸铁锂电池也不会像三元锂电池那般容易着火。即使发生了着火现象,磷酸铁锂电池也更容易处理,磷酸铁锂电池的燃烧需要外部提供氧气,一旦切断了氧气,火就可以熄灭,所以常规的灭火方法都可以灭火。


 

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