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三元锂电池与磷酸铁锂电池的特性是什么各有什么优缺点?
磷酸铁锂电池
优势:磷酸铁锂中的P-O共价键的键能很大,所以稳定性很强,不容易分解,高温或者过充都不会使其结构崩塌。正是因为其结构难以被破坏,所以共价键另一端的氧原子就会很老实,很难被氧化而释放。所以磷酸铁锂有很好的耐高温性,基本上温度到了500°C左右,也不会把P-O共价键破坏,释放出氧气来(满电状态下,磷酸铁锂电池要700°C左右才会发生热分解)。这就解释了为什么基于磷酸铁锂而来的刀片电池,在经过针刺后依然没有起火自燃。
劣势:磷酸铁锂因为其结构中相邻的FeO6八面体通过共顶点连接,这种结构使得其导电率低;同时,三维空间网状橄榄石结构的磷酸铁锂形成了一维的锂离子传输通道,限制了锂离子的扩散,所以它的充放电效率就受到影响。低温环境下,材料活性降低,能够发生移动的锂离子数量减少,因此磷酸铁锂在低温情况表现不佳。
三元锂电池
优势:凭借锰很强的结构支撑作用(三元材料结构不容易坍塌),搭配镍对正极材料能量的提高,在相同体积的情况下,三元材料具有的电量比磷酸铁锂更多。
此外,三元材料的另一个突出优点在于低温性能,客观的说,是由于磷酸铁锂的表现比较糟糕,才凸显了三元的低温表现。因为磷酸铁锂PO4极性太强,对Li束缚能力大,扩散系数就低。而三元材料则没有这个问题,因此在低温环境下,充放电受到的影响较小。
劣势:当然三元材料也有自己的缺点,三种元素本身不耐高温,极端情况下会释放氧分子,同时其自身的循环寿命也较磷酸铁锂有差距,由此可见三元也并不是全场景通吃。热稳定性确实是三元材料的一个痛点,元素结构使得其对氧的束缚低,这就需要在后天的电池设计中针对这个弱点加以特别关照,就好像车辆的保险杠一样。
电动汽车用的三元锂电池和磷酸铁锂电池各有什么优缺点?
三元锂电池和磷酸铁锂电池都是电动汽车动力电池的常用类型,那么它们到底有何优缺点?
其实,三元锂电池和磷酸铁锂电池两种电池在性能上并没有绝对优劣。三元锂电池优势在于储能密度和抗低温性能。在储能密度上,三元锂电池因为电压高,其能量密度基本能达到240WH/kg,几乎是磷酸铁锂电池140WH/kg的1.7倍。
在抗低温方面,三元锂电池低温使用下限值为零下30度,相比磷酸铁锂电池低温下限值零下20度更有优势,同时在相同低温条件下,三元锂电池冬季衰减不到15%,明显高于磷酸铁锂电池衰减高达30%以上。同时,三元锂电池在充电效率方面较磷酸铁锂电池有着非常大的优势。但是,磷酸铁锂电池热失控温度普遍在500度以上,三元锂电池则低于300度,相比之下磷酸铁锂电池在汽车高速行驶及快速充电过程中自燃风险较低,安全性更高一些。而且,磷酸铁锂电池充放电循环次数大于3500次后才会开始衰减,因为磷酸铁锂电池充放电循环次数大于3500次后才会开始衰减,也就是说其使用寿命可长达十年左右,但三元锂电池充放电循环次数则仅为2000次,意味着其使用寿命仅为6年三元锂电池充放电循环次数则仅为2000次,所以磷酸铁锂电池循环寿命更长。
最后是制造成本方面,因为磷酸铁锂电池里没有贵重金属,因而生产成本较低。而三元锂电池因为采用钴金属,成本有所提高。
如果从安全性和成本角度综合考虑,确实磷酸铁锂电池更加合适。 而且电池低温加热技术也可以抵消磷酸铁锂抗低温能力差的劣势。
三元锂电池有什么优缺点
1.三元锂电池是锂电池的一种: 主要是指做电池的正极材料,. 通常锂电池的正极材料是钴酸锂.。
2.而用镍钴锰酸锂做正极材料的锂电池俗称三元材料锂电池,它价格比钴酸锂便宜,耐压略高一点,平均电压略低(电池界称电池平台),克容量略高一点但压实比低一点,同型号的电池容量略低于钴酸锂电池。
3.三元锂电池的最大特点就是单位电能比较大,这是与磷酸铁锂电池相比的结果。
4.但是三元锂电池的一个较大缺点是受到撞击和高温时起火点较低。所以对三元锂电池的保护要求很高,以防意外。
三元锂电池在容量与安全性方面比较均衡,是一款综合性能优异的电池。三种金属元素的主要作用和优点如下:
Co3+:减少阳离子混合占位,稳定材料的层状结构,降低阻抗值,提高电导率,提高循环和效率性能。
Ni2+:可提高材料的容量(提高材料的体积能量密度),而由于Li和Ni相似的半径,过多的Ni也会因为与Li发生位错现象导致锂镍混排,锂层中镍离子浓度越大,锂在层状结构中的脱嵌越难,导致电化学性能变差。
Mn4+:不仅可以降低材料成本,而且还可以提高材料的安全性和稳定性。但过高的Mn含量会容易出现尖晶石相而破坏层状结构,使容量降低,循环衰减。
能量密度高是三元锂电池的最大优势,而电压平台是电池能量密度的重要指标,决定着电池的基本效能和成本,电压平台越高,比容量越大,所以同样体积、重量,甚至同样安时的电池,电压平台比较高的三元材料锂电池续航时间更长。
单体三元锂电池放电电压平台高达3.7V,磷酸铁锂为3.2V,而钛酸锂仅为2.3V,因此从能量密度角度来说,三元锂电池具有绝对优势。
三元锂电池在冬季低温0-5度的气温下下,大约是夏天的90%左右,有下降,但还不太明显。更靠北方的地区,下降的会更多一点。