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三元锂电池和磷酸铁锂电池区分
锂离子电池通常以碳材料为负极,以含锂的化合物为正极,电池的中间有一层隔膜,避免正负极短路。
在充放电过程中,锂离子在正负极间往返,充电时,锂离子从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极;放电时,锂离子则从片层结构的碳中析出,重新和正极的化合物结合。
在离子的嵌入与脱嵌过程中,同时伴随着等当量的电子的嵌入与脱嵌,也就产生了电流。
所谓磷酸铁锂电就是只用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池,这一类电池的特点是不含贵重金属元素。
在实际使用中,磷酸铁锂电池具有耐高温、安全稳定性强、价格便宜和循环性能更好的优势。而三元锂电池,是指使用镍钴锰酸锂作为正极材料,石墨作为负极材料的锂电池。
与磷酸铁锂不同,三元锂电池电压平台很高,这也就意味着在相同的体积或是重量下,三元锂电池的比能量,比功率更大。
单论电池也没有所谓的谁更好,谁更差,只是套用到实际使用场景中,根据不同的使用情况,有不同的选择。下面我们从几个方面来比较一下两款电池的区别。
1、安全性方面
安全性方面在锂电池原理中,我们谈到在锂电池的中间有一层隔膜可以防止正负极短路,当电池被尖锐物体刺穿时,隔膜也被刺穿,从而正负极短路会引发电池本身发热甚至爆炸。
而刀片电池顺利通过针刺测试,证实了这种锂电池的高安全性。
另外,磷酸铁锂正极材料本身的热稳定性就比三元锂要好很多,在500摄氏度以内,都有着极高的稳定性,超过800摄氏度时才有发生热失控,此外,即便发生热失控,磷酸铁锂电池的放热也非常缓慢,且分解时不会释放氧气,减少了起火的风险。
相比之下,三元锂电池在300摄氏度左右就开始溶解了,在新能源汽车自燃事件中,确实也是三元锂电池车型占据更大比例。
2、低温放电方面
如果在北京,因为夏季最高温度在40摄氏度左右,而冬季则基本保持在零下16摄氏度左右甚至更低,所以这样的温度区间,就适合低温性能更佳的三元锂电池。
从数据上能够看出,两类电池在零下20摄氏度,三元锂电池与磷酸铁锂电池相比有比较明显的优势。
3、能量密度方面
根据国内三元锂电池龙头企业比克电池提供的资料,其18650圆柱电池单体的能量密度已经达到了232Wh/kg,封装成电池组的能量密度大约是150Wh/kg,而目前国内的磷酸铁锂电池单体的能量密度大约为180Wh/kg左右。
但比亚迪开发的刀片电池可以将电芯呈片状排列,就像是刀片一样,刀片电池组的能量密度虽然只有140Wh/kg,但是这种长电新方案提升了电芯的重组效率,体积能量密度提升高达50%。
这意味着,在同样的电池组尺寸之内,刀片电池可以装入更多电芯,续航里程和三元锂电池几乎相当。
4、充电效率方面
目前市面上较为常见的充电方式为恒流恒压式充电,一般在充电开始实施,先采用恒流充电,此时的电流较大,充电效率相对更高,而在电压达到一定数值之后,降低电流改为恒压充电,这样可以让电池充的比较满一些。
在这个过程中,恒流充电容量与电池总量的比值称为恒流比,它是衡量一组电池在充电中充电效率的关键数值,通常百分比越大,说明在恒流阶段充入的电量越高,也就证明该电池的充电效率更高。
充放电电流与电池的总量比值为充放电倍率,从数据中可以看出,三元锂电池与磷酸铁锂电池在十倍率以下充电时,恒流比无明显差距,十倍率以上充电时磷酸铁锂电池恒流比例迅速降低,充电效率迅速降低,由此可以看出,在充电效率上,三元锂电池优势比较大。
5、循环寿命方面
如果把剩余容量为初始容量的80%作为测试结束点,目前磷酸铁锂电池经实验室测试,循环寿命在3500次以上,部分达到5000次。
而三元锂电池测试循环寿命在2500次左右,在循环寿命这一个点上,磷酸铁锂电池比三元锂电池的真实寿命要长许多。
在同等循环次数下,磷酸铁锂电池的剩余容量也比三元锂电池只多不少,三元锂电池循环3900次,剩余容量66%,磷酸铁锂电池循环5000次,剩余容量84%,磷酸铁锂电池优势明显,对于家庭用车来说,三元锂材料和磷酸铁锂动力电池的额定循环寿命都远远超过了实际用户的使用习惯,因此,在使用寿命上可以完全放心。
从以上的五方面的对比可以看出,三元锂电池和磷酸铁锂电池是各有优势,并没有绝对性的谁好谁坏。
所以,在选择新能源汽车时,要根据所处的环境等各种因素来选择合适的电池类型,这样才能让自己的爱车发挥出最佳状态。
原文标题:三元锂与磷酸铁锂电池,谁才是新能源市场的大哥?
文章出处:微信公众号:EDA365
以上内容参考电子说-三元锂与磷酸铁锂电池有什么区别?
三元里电池与磷酸铁锂电池区别是什么?
三元锂电池与磷酸铁锂电池区别表现在:安全性方面、低温放电方面、充电效率方面、循环寿命方面。
1、安全性方面
磷酸铁锂正极材料本身的热稳定性就比三元锂要好,在500摄氏度以内,都有着极高的稳定性,超过800摄氏度时才有发生热失控。相比之下,三元锂电池在300摄氏度左右就开始溶解了。
2、低温放电方面
在零下20摄氏度,三元锂电池与磷酸铁锂电池相比有比较明显的优势。
3、充电效率方面
在充电效率上,三元锂电池优势比较大。三元锂电池与磷酸铁锂电池在十倍率以下充电时,恒流比无明显差距,十倍率以上充电时磷酸铁锂电池恒流比例迅速降低,充电效率迅速降低。
4、循环寿命方面
磷酸铁锂电池循环寿命在3500次以上,部分达到5000次。而三元锂电池测试循环寿命在2500次左右。磷酸铁锂电池比三元锂电池的真实寿命要长许多。
锂电池性能测试项目有哪些?
1.循环寿命
锂电池循环次数多少,反应的是电池可以反复充放电用多少次。根据锂电池使用的环境不同,循环寿命可以测试电池在低温下、常温下以及高温下的循环寿命能达到多少。通常根据电池的用途选择电池的废弃标准,如果电池用于动力电池(电动车、电动叉车)等,一般选择放电容量维持率为80%时作为废弃的标准参数,而电池如果用于储能、蓄电等则可以放宽到60%。我们常常接触的电池,如果放电容量/初始放电容量低于60%也就没必要用了,坚持不了半天。
2.倍率
现如今,锂电池不仅用于3C,在动力电池的应用上也越来越多,电动车在不同工况下行驶,需要变换电流。在生活节奏很快的当下,电动车充电桩短缺对锂电池快速充电的要求也越来越高。所以,需要对锂电池的倍率性能进行测试。可以根据动力电池国标来进行检测。现在国内外电池厂都有生产特殊的高倍率电池,以满足市场需要,高倍率电池的设计可以从活物质种类、极片面密度、压实密度、极耳选择、焊接工艺以及装配工艺来着手,感兴趣的朋友可以自己了解。
3.安全性测试
安全性可以是电池使用者最关心的问题了,无论是手机电池的爆炸、还是电动车的着火等都足够让人们胆战心惊。锂电池的安全性是必须要经过检验的项目,安全检验内容包括过充电、过放电、短路、跌落、加热、震动、挤压、针刺等等,不过依锂电派来看,这些安全性测试都是被动的安全测试,意思就是拿块电池放在拿让外来物主动来破坏电池来测试电池足够安全。在送检的时候,需要对电池、模块进行相应的设计来过了安全检测,但是在实际使用过程中,例如电动车失控撞上别的车或物,是不规则的碰撞,可能会面临更复杂的情况,但是这样来说测试的成本更高,只能选择相对来说靠谱的测试内容。
4.低温下放电、高温下放电
温度对电池的放电性能的影响直接反应到放电容量和放电电压上。温度降低,电池内阻加大,电化学反应速度放慢,极化内阻迅速增加,电池放电容量和放电平台下降,影响电池功率和能量的输出。
对于锂离子电池,低温条件下放电容量急剧下降,但在高温情况下放电容量并不比常温低,有时还会略高于常温容量,主要是高温情况下锂离子迁移速度加快,锂电极不像镍电极和和贮氢电极那样在高温情况下产生分解或形成氢气使容量下降。电池模块低温放电时,随着放电的进行,由于电阻等原因产生热量,使电池温度升高,表现为电压有抬升现象,随着放电的进行,电压再逐渐下降。
目前市场上的电池以三元电池、磷酸铁锂电池为主,三元电池由于材料在高温下的结构坍塌会不稳定,比磷酸铁锂电池的安全性要差很多,但是其能量密度又比磷酸铁锂高,所以两种体系在并存发展。
三元里电池和磷酸铁锂电池哪个更安全
磷酸铁锂电池更好。1、磷酸铁锂电池组和三元锂电池寿命比较磷酸铁锂电池循环5000次剩余容量百分之八十四,三元锂电池循环3900次剩余容量百分之六十六,循环寿命方面进行比较,磷酸铁锂电池组优势更明显。如果把剩余容量/初始容量=80%作为测试结束点,目前磷酸铁锂电池实验室1C循环寿命在3500次以上,部分达到5000次,而三元锂电池实验室1C循环寿命在2500次左右。在循环寿命这一个点上,磷酸铁锂电池组相较于三元锂电池,真实寿命要长许多。在同等循环次数下,磷酸铁锂电池的剩余容量也比三元锂电池多不少。除了在循环寿命方面这两者电池有着较大的差距,在安全性能方面,两者也有不同。2、磷酸铁锂电池组和三元锂电池安全性能比较从材料体系方面来进行比较,磷酸铁锂电池组的正极材料分解温度在700摄氏度左右,三元锂电池的正极材料分解温度在200摄氏度左右。在实验室的测试环境下,短路的磷酸铁锂电池单体,基本不会有着火的情况出现。而三元锂电池则不一样,会更容易出现着火的情况,所以三元锂电池对于热管理的要求较高,而磷酸铁锂电池组对于温度的适应性更高也更安全。