三元鋰離子電池和磷酸鐵鋰離子電池的特點和優劣勢詳解
時間:2022-05-07 11:46來源:OFweek鋰電網 作者:綜合報道
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動力蓄電池包括鋰離子動力蓄電池、金屬氫化物/鎳動力蓄電池等。鋰離子動力蓄電池通常簡稱為鋰離子電池，鋰離子電池是新能源汽車動力鋰電池的重要品類，市場占有量也是最大的。新能源汽車市場上，鋰離子電池常見的是磷酸鐵鋰離子電池和三元鋰離子電池。今天金鑒小編為您盤點一下三元鋰離子電池和磷酸鐵鋰離子電池的重要特點、各自的優劣勢。
磷酸鐵鋰離子電池：循環壽命長安全性好
用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。其特色是不含鈷等貴重元素，原料價格低，磷、鐵的資源含量豐富。其工作電壓適中（3.2V）、單位重量下電容量大（170mAh/g）、高放電功率、可快速充電且循環壽命長，在高溫與高熱環境下的穩定性高。
1、磷酸鐵鋰離子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命。文獻顯示，在充電條件為1C倍率充電至3.65V，然后轉恒壓至電流下降到0.02C，之后以1C倍率放電至截止電壓2.0V，循環1600次之后電池容量仍有初始容量的80%。
2、磷酸鐵鋰離子電池擁有良好的快充特性，3C倍率充電條件下，15分鐘可以充電55%，30分鐘充個電容量超過95%。
3、除了壽命長，充放電性能優秀之外，磷酸鐵鋰離子電池最大的優點是其安全性好，磷酸鐵鋰的化學性質穩定，高溫穩定性好，700-800℃才會開始發生分解，且在面對撞擊、針刺、短路等情況時不會釋出氧分子，不會出現劇烈的燃燒，安全性能高。
4、磷酸鐵鋰離子電池的缺點在于其性能受溫度影響大，尤其是低溫環境下，放電能力和容量均會大幅度降低。此外，磷酸鐵鋰的能量密度較低，僅算電池的重量能量密度只有120Wh/kg。
三元鋰離子電池：耐低溫能量密度大
三元鋰離子電池即三元聚合物鋰離子電池，正極材料使用鎳鈷錳酸鋰三元正極材料的鋰離子電池，即含有鎳、鈷、錳三種元素的過渡金屬嵌鋰氧化物符合材料正極的鋰離子電池。這種材料綜合了鈷酸鋰、鎳酸鋰和錳酸鋰三種材料的優點，形成了三種材料三相的共熔體系，由于三元協同效應其綜合性能優于任一單組合化合物，重量能量密度能夠達到200Wh/kg。
1、與磷酸鐵鋰不同，三元鋰離子電池電壓平臺很高，這也就意味著在相同的體積或是重量下，三元鋰離子電池的比能量、比功率更大。除此之外，在大倍率充電和耐低溫性能等方面，三元鋰離子電池有很大的優勢。北方冬季的溫度區間更適合低溫性能更佳的三元鋰離子電池，而重視耐高溫性能的磷酸鐵鋰離子電池在北方的冬季會顯得有些乏力。
2、三元鋰離子電池的安全性相對略差。三元鋰離子電池熱穩定性較差，250-300℃就會發生分解，遇到電池中可燃的電解液、碳材料后一點就著，出現的熱量進一步加劇正極分解，在極短的時間內就會爆燃。車禍中，外力撞擊會損壞電池隔膜，進而導致短路，而短路時發出的熱量會造成電池熱失控，并迅速將溫度升至300℃以上，存在自燃風險。因此，關于三元鋰離子電池而言，其電池管理系統、散熱系統就至關重要。
為了提高產品的安全性，使用具有較強耐熱性的材料，采用泄壓閥控制電池內的壓力、主動控制電池的電流，并且實時監測電池充電狀態，能夠強制切斷電流回路提高安全性。這些都是可行的提高三元鋰離子電池安全性的措施。
綜合比較：磷酸鐵鋰離子電池更勝一籌
隨著電池包結構開發技術的提升，目前磷酸鐵鋰成組能量密度已經達到三元NCM523的水平，并且仍在不斷提升。目前，國軒高科已完成磷酸鐵鋰單體能量密度180Wh/kg產線升級改造，在乘用車上系統能量密度接近130Wh/kg，可以滿足400公里左右的續航里程。國軒高科計劃2019年將磷酸鐵鋰單體電芯能量密度提升至接近200Wh/kg。
相比三元鋰離子電池，原材料價格低、安全性高、使用壽命長的磷酸鐵鋰離子電池明顯更具優勢，許多電池廠商也對磷酸鐵鋰更大的規模市場充滿信心。合縱科技在業績說明會中表示：公司磷酸鐵鋰要繼續擴大產量。比亞迪鋰電事業部也曾公開表達了相信磷酸鐵鋰離子電池在某一個局部強勢回歸的觀點。分析指出，真正市場化以后，磷酸鐵鋰低成本、長壽命、高安全性的優勢在乘用車、商用車和專用車領域的優勢就會逐漸顯現。
(責任編輯：子蕊)
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