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    磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池熱穩定性哪個更好?

    來源:存能電氣  日期:2021-01-20 15:48  瀏覽量:

    磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池熱穩定性哪個更好?當前來講市場上商業使用最多的就是三元聚合物鋰電池和磷酸鐵鋰電池這兩大種類了,由于特有的材料特性,磷酸鐵鋰電池安全穩定性更高,而三元鋰相對來說安全穩定性要低一些。

    磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池熱穩定性哪個更好?

    鋰電池的熱穩定性好壞直接影響其在實際應用中的安全性能,也就是說熱穩定性越好,使用過程越不容易發生自燃或爆炸事故。就目前行業數據顯示三元鋰電池的穩定性是比較差的,相對來講磷酸鐵鋰電池比較穩定。

    隨著三元鋰電池技術的不斷發展,能量密度更高的三元材料逐漸替代了穩定性更好的磷酸鐵鋰材料。雖然三元材料為三元鋰電池帶來了更高的能量密度,但是其熱穩定性的安全性能就變成了更大的挑戰,主要是高鎳材料在200℃度左右就開始發生分解釋放O2,這也導致了鋰電池鼓包,嚴重的甚至會熱失控發展成燃燒爆炸的事故。

    三元鋰電池從層狀相到尖晶石相的相轉變溫度分別為245℃、235℃、185℃和135℃,尖晶石相存在的溫度區間逐步縮減,表明隨著Ni含量提高NCM熱穩定性逐漸降低。更為重要的是,從NCM523到NCM811,材料的熱穩定性呈現急劇降低的趨勢。伴隨材料相轉變,大量的氧被釋放出來。

    可以看到NCM811的氧釋放量最大,是其他幾款材料的數倍之多。目前的研究表明,在全電池體系中NCM相轉變往往發生在顆粒表層,且釋放的氧會以高活性的單線態氧1O2形式存在,后者同電解液反應既會釋放大量熱量,還會產生大量氣體,從而進一步惡化電池安全。

    三元鋰和磷酸鐵鋰電池.jpg

    磷酸鐵鋰電池的特點在于安全性高,高倍率充放電特性和較長的循環壽數。除了壽數長,充放電功能優異之外,磷酸鐵鋰電池最大的長處是其安全性,磷酸鐵鋰的化學性質穩定,高溫穩定性好,700-800℃才會開端發生分化,且在面對碰擊、針刺、短路等狀況時不會釋出氧分子,不會產生劇烈的燃燒,安全功能高。

    磷酸鐵鋰電池在溫度至少高于230℃條件下才會出現顯著的失重,由此表明LFP具有良好的熱穩定性。橄欖石結構的LFP的良好熱穩定性源于其結構中磷酸基,Fe-P-O鍵遠強于層狀結構NCM中的Ni-O、Co-O和Mn-O鍵,因此LFP較NCM有著更好的熱穩定性。

    磷酸鐵鋰電池相對于三元鋰電池而言能量密度小,根據電池內部的材料性質來說,磷酸鐵鋰電池雖然耐高溫,雖然這兩種電極的材料都會在到達一定溫度時發生內部分解,但是根據三元鋰材料來說,使用非水電解質溶液的電池。鋰金屬遇到熱量后產生的化學特性是非?;顫姷?,同時電池的耐熱溫度基本上是在200度左右,并且當溫度達到耐熱溫度后,三元鋰材料的化學反映會更加的劇烈,在高溫作用下電解液迅速燃燒。

    磷酸鐵鋰的熱穩定性是目前車用鋰電池中最好的:當電池溫度處于500度以上高溫時,其內部化學成分才開始分解。相比之下,三元鋰電池則低于300度,一些高鎳電池熱失控溫度甚至低于200度,因此磷酸鐵鋰電池在發生撞擊和快速充電過程中的自燃風險更低。

    總的來說,如果產品側重考慮的是,高溫安全性可靠性,循環壽命,要選擇磷酸鐵鋰電池。如果產品側重考慮的是,能量密度,低溫性能,性價比,要選擇三元鋰電池。

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