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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。
锂电池需要永磁材料吗?
没有。
锂电材料由4类磁性物质,钢壳、镍极耳为强磁性材料,钴酸锂、镍酸锂为弱磁性材料,但都不是永磁。
锂电一般指锂电池,锂电池是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池由GilbertN.Lewis提出并研究。20世纪70年代时,M.S.Whittingham提出并开始研究锂离子电池。
锂离子电池中有没有磁性材料
除了小小的镍极耳之外,电芯中是没有的。
电芯里面有钴,但不是金属钴的形式,应该不算磁性材料。
至于电池的外包装,那就不好说了,有钢壳的。
三元锂电池的优缺点
三元锂电池的优点是:体积更小,容量密度更高,耐低温,循环性能更好,是新能源乘用车的主流。缺点:热稳定性差,在250-300℃会分解,三元锂材料的化学反应特别强烈。一旦释放出氧分子,电解液就会在高温作用下迅速燃烧,进而发生爆燃。
三元锂电池又称“三元锂聚合物”,是指以锰酸镍钴或铝酸镍钴为正极材料的锂电池。三元锂电池因其体积更小、容量密度更高、耐低温等优点,被广泛应用于新能源汽车。比如我们熟知的特斯拉,它的所有车型都使用三元锂电池。
三元锂电池的寿命是2000次充放电循环,如果我们把它算作一天一次充电,可以持续五年以上。但是,实际上,使用和理论还是有区别的。
进行1000次循环充放电,其实三元锂电池已经衰减了50%,也就是说充满电后只能跑原来里程的一半。那么如何避免这种情况呢?用的时候充电,没电了再充电。此外,优秀的电池管理系统也能减缓三元锂电池的衰减。