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三元锂电池和锂离子电池区别是什么
1、主要材料不同:锂电池材料主要有锂钴酸、磷酸铁锂等;三元锂电池材料是以镍盐、钴盐、锰盐为原料。2、应用不同:锂电池用于大型电动车辆:公交车、电动汽车等;三元锂电池用于移动和无线电子设备、电动工具等领域。
本文将从五个方面对比这两种锂电池,当然,在这之前,需要先了解一下锂电池的原理。
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、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。下面从几个方面来比较一下两款电池的区别。
EDA365电子论坛1安全性方面安全性方面在锂电池原理中,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。
EDA365电子论坛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。
(图/文/摄: 问答叫兽) Model Y Model 3 Model X AION V 理想ONE 小鹏汽车P7 @2019
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。
磷酸铁锂电池与三元锂电池性能对比
磷酸铁锂离子电池的能量密度远不及三元锂离子电池,但其安全性普遍被认为要好于三元锂离子电池。
磷酸铁锂动力锂电池的理论能量密度有限,磷酸铁锂离子电池包单体能量密度为120Wh/kg,成组后能量密度为80Wh/kg,因此,现在公司正在积极研发能量密度更高的磷酸铁锰锂材料新型动力锂离子电池。
相比之下,三元电池能量密度较高,三元锂离子电池单体能量密度为180Wh/kg,成组后110Wh/kg,相应的市场优势明显。因此在能量密度方面,三元锂离子电池优于磷酸铁锂离子电池。
安全性上来讲,磷酸铁锂离子电池包比三元锂离子电池更具有优势。原因在于三元材料中镍钴铝18650电池超过180℃就会自加热,起火后很难控制,而磷酸铁锂材料到250℃才会发生放热现象。总的来说三元锂材料比磷酸铁锂材料更容易着火。
使用电池禁忌
1、常常快速充电。许多新能源车适用快速充电方式,因此 很多司机会挑选快速充电,在短期内给车载充电器进一定用电量,以确保安全一切正常行车。快速充电是个好作用,可是常常应用快速充电会减少电池的复原工作能力,进而降低蓄电池充电的反复频次,对电池导致一定损害。
2、超低温长期放置。现阶段市场再售的新能源车电池关键分成三元锂电池和磷酸铁锂电池二种,尽管他们在应对超低温时主要表现各不相同,可是不管哪一种电池技术性,应对超低温自然环境时都存有电池衰减的状况。
3、常常低电量模式电池充电。因为磷酸铁锂电池是不会有电池记忆性,因此纯电动车就像是大家智能机一样,随时使用随用,尽可能不要再把用电量耗光在电池充电。
三元锂电池能量密度
能量密度关于能量密度,这是一个影响新能源汽车续航表现的指标。在这个参数上,磷酸铁锂电池电芯的能量密度只有110Wh/kg左右,而三元锂电池电芯一般是200Wh/kg。换句话说,同样重量的电池,三元锂电池的能量密度是磷酸铁锂电池的1.7倍,可以给新能源汽车带来更长的续航时间。安全新能源汽车有一点让车主谈色变,那就是自燃。每年都有很多新能源汽车自燃的事故。归根结底,这和电池的稳定性有关。在这方面,磷酸铁锂电池是目前热稳定性最好的动力电池,在安全性上比三元锂电池有绝对优势。磷酸铁锂电池的电热峰值高达350°C,电池内部化学成分需要达到500~600°C才开始分解。但是三元锂电池的热稳定性很一般,300℃左右就会开始分解。温差效率当然,磷酸铁锂电池虽然耐高温,但是三元锂电池的耐低温性能更好,这是制造低温锂电池的主要技术路线。在零下20C,三元锂电池可以释放70.14%的容量,而磷酸铁锂电池只能释放54.94%的容量。而且因为在低温下,三元锂电池的放电平台远高于磷酸铁锂电池的电压平台,启动更快。充电效率一方面,三元锂电池效率更高。锂电池采用限流限压法充电,即第一阶段恒流充电,此时电流大,效率高。恒流达到一定电压后,进入第二阶段恒压充电。此时电流小,效率低。所以衡量两者的充电效率,用的是恒流充电容量与电池总容量的比值,称为恒流比。实验结果表明,10°C以下充电时两者差别不大,10°C以上充电时距离会拉大,20°C充电时三元锂电池恒流比52.75%,磷酸铁锂电池恒流比10.08%,前者是后者的5倍。循环寿命磷酸铁锂电池的循环寿命优于三元锂电池。三元锂电池理论寿命为2000次循环,但基本达到1000次循环时,容量下降到60%。即使是业内优秀的特斯拉,3000次循环后也只能保持70%的电量,而磷酸铁锂电池同样的循环后仍能有80%的容量。写在最后相比之下,磷酸铁锂电池安全、寿命长、耐高温;三元锂电池具有重量轻、充电效率高、耐低温等优点。所以,两者差异的各自适应性,才是两种雄性共存的原因。