三元鋰離子電池和磷酸鐵鋰離子電池的特點(diǎn)和優(yōu)劣勢(shì)詳解

時(shí)間:2022-05-07 11:46來(lái)源:OFweek鋰電網(wǎng) 作者:綜合報(bào)道
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       動(dòng)力蓄電池包括鋰離子動(dòng)力蓄電池、金屬氫化物/鎳動(dòng)力蓄電池等。鋰離子動(dòng)力蓄電池通常簡(jiǎn)稱為鋰離子電池，鋰離子電池是新能源汽車動(dòng)力鋰電池的重要品類，市場(chǎng)占有量也是最大的。新能源汽車市場(chǎng)上，鋰離子電池常見(jiàn)的是磷酸鐵鋰離子電池和三元鋰離子電池。今天金鑒小編為您盤點(diǎn)一下三元鋰離子電池和磷酸鐵鋰離子電池的重要特點(diǎn)、各自的優(yōu)劣勢(shì)。
 
       磷酸鐵鋰離子電池：循環(huán)壽命長(zhǎng)安全性好
 
       用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。其特色是不含鈷等貴重元素，原料價(jià)格低，磷、鐵的資源含量豐富。其工作電壓適中（3.2V）、單位重量下電容量大（170mAh/g）、高放電功率、可快速充電且循環(huán)壽命長(zhǎng)，在高溫與高熱環(huán)境下的穩(wěn)定性高。
 
       1、磷酸鐵鋰離子電池的特點(diǎn)在于安全性高，高倍率充放電特性和較長(zhǎng)的循環(huán)壽命。文獻(xiàn)顯示，在充電條件為1C倍率充電至3.65V，然后轉(zhuǎn)恒壓至電流下降到0.02C，之后以1C倍率放電至截止電壓2.0V，循環(huán)1600次之后電池容量仍有初始容量的80%。
 
       2、磷酸鐵鋰離子電池?fù)碛辛己玫目斐涮匦裕?C倍率充電條件下，15分鐘可以充電55%，30分鐘充個(gè)電容量超過(guò)95%。
 
       3、除了壽命長(zhǎng)，充放電性能優(yōu)秀之外，磷酸鐵鋰離子電池最大的優(yōu)點(diǎn)是其安全性好，磷酸鐵鋰的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，高溫穩(wěn)定性好，700-800℃才會(huì)開(kāi)始發(fā)生分解，且在面對(duì)撞擊、針刺、短路等情況時(shí)不會(huì)釋出氧分子，不會(huì)出現(xiàn)劇烈的燃燒，安全性能高。
 
       4、磷酸鐵鋰離子電池的缺點(diǎn)在于其性能受溫度影響大，尤其是低溫環(huán)境下，放電能力和容量均會(huì)大幅度降低。此外，磷酸鐵鋰的能量密度較低，僅算電池的重量能量密度只有120Wh/kg。
 
       三元鋰離子電池：耐低溫能量密度大
 
       三元鋰離子電池即三元聚合物鋰離子電池，正極材料使用鎳鈷錳酸鋰三元正極材料的鋰離子電池，即含有鎳、鈷、錳三種元素的過(guò)渡金屬嵌鋰氧化物符合材料正極的鋰離子電池。這種材料綜合了鈷酸鋰、鎳酸鋰和錳酸鋰三種材料的優(yōu)點(diǎn)，形成了三種材料三相的共熔體系，由于三元協(xié)同效應(yīng)其綜合性能優(yōu)于任一單組合化合物，重量能量密度能夠達(dá)到200Wh/kg。
 
       1、與磷酸鐵鋰不同，三元鋰離子電池電壓平臺(tái)很高，這也就意味著在相同的體積或是重量下，三元鋰離子電池的比能量、比功率更大。除此之外，在大倍率充電和耐低溫性能等方面，三元鋰離子電池有很大的優(yōu)勢(shì)。北方冬季的溫度區(qū)間更適合低溫性能更佳的三元鋰離子電池，而重視耐高溫性能的磷酸鐵鋰離子電池在北方的冬季會(huì)顯得有些乏力。
 
       2、三元鋰離子電池的安全性相對(duì)略差。三元鋰離子電池?zé)岱�(wěn)定性較差，250-300℃就會(huì)發(fā)生分解，遇到電池中可燃的電解液、碳材料后一點(diǎn)就著，出現(xiàn)的熱量進(jìn)一步加劇正極分解，在極短的時(shí)間內(nèi)就會(huì)爆燃。車禍中，外力撞擊會(huì)損壞電池隔膜，進(jìn)而導(dǎo)致短路，而短路時(shí)發(fā)出的熱量會(huì)造成電池?zé)崾Э�，并迅速將溫度升�?00℃以上，存在自燃風(fēng)險(xiǎn)。因此，關(guān)于三元鋰離子電池而言，其電池管理系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)就至關(guān)重要。
 
       為了提高產(chǎn)品的安全性，使用具有較強(qiáng)耐熱性的材料，采用泄壓閥控制電池內(nèi)的壓力、主動(dòng)控制電池的電流，并且實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池充電狀態(tài)，能夠強(qiáng)制切斷電流回路提高安全性。這些都是可行的提高三元鋰離子電池安全性的措施。
 
       綜合比較：磷酸鐵鋰離子電池更勝一籌
 
       隨著電池包結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)技術(shù)的提升，目前磷酸鐵鋰成組能量密度已經(jīng)達(dá)到三元NCM523的水平，并且仍在不斷提升。目前，國(guó)軒高科已完成磷酸鐵鋰單體能量密度180Wh/kg產(chǎn)線升級(jí)改造，在乘用車上系統(tǒng)能量密度接近130Wh/kg，可以滿足400公里左右的續(xù)航里程。國(guó)軒高科計(jì)劃2019年將磷酸鐵鋰單體電芯能量密度提升至接近200Wh/kg。
 
       相比三元鋰離子電池，原材料價(jià)格低、安全性高、使用壽命長(zhǎng)的磷酸鐵鋰離子電池明顯更具優(yōu)勢(shì)，許多電池廠商也對(duì)磷酸鐵鋰更大的規(guī)模市場(chǎng)充滿信心。合縱科技在業(yè)績(jī)說(shuō)明會(huì)中表示：公司磷酸鐵鋰要繼續(xù)擴(kuò)大產(chǎn)量。比亞迪鋰電事業(yè)部也曾公開(kāi)表達(dá)了相信磷酸鐵鋰離子電池在某一個(gè)局部強(qiáng)勢(shì)回歸的觀點(diǎn)。分析指出，真正市場(chǎng)化以后，磷酸鐵鋰低成本、長(zhǎng)壽命、高安全性的優(yōu)勢(shì)在乘用車、商用車和專用車領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)就會(huì)逐漸顯現(xiàn)。
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
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