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磷酸鐵鋰離子電池和三元鋰離子電池誰(shuí)的熱穩(wěn)定比較好

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:1024次  |  2021年03月26日  

隨著三元鋰離子電池技術(shù)的不斷發(fā)展,能量密度更高的三元材料逐漸替代了穩(wěn)定性更好的磷酸鐵鋰材料。雖然三元材料為三元鋰離子電池帶來(lái)了更高的能量密度,但是其熱穩(wěn)定性的安全性能就變成了更大的挑戰(zhàn),重要是高鎳材料在200℃度左右就開(kāi)始發(fā)生分解釋放O2,這也導(dǎo)致了鋰離子電池鼓包,嚴(yán)重的甚至?xí)崾Э匕l(fā)展成燃燒爆炸的事故。


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


可以看到NCM811的氧釋放量最大,是其他幾款材料的數(shù)倍之多。目前的研究表明,在全電池體系中NCM相轉(zhuǎn)變往往發(fā)生在顆粒表層,且釋放的氧會(huì)以高活性的單線(xiàn)態(tài)氧1O2形式存在,后者同電解液反應(yīng)既會(huì)釋放大量熱量,還會(huì)出現(xiàn)大量氣體,從而進(jìn)一步惡化電池安全。


磷酸鐵鋰離子電池的特點(diǎn)在于安全性高,高倍率充放電特性和較長(zhǎng)的循環(huán)壽數(shù)。除了壽數(shù)長(zhǎng),充放電功能優(yōu)異之外,磷酸鐵鋰離子電池最大的長(zhǎng)處是其安全性,磷酸鐵鋰的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,高溫穩(wěn)定性好,700-800℃才會(huì)開(kāi)端發(fā)生分化,且在面對(duì)碰擊、針刺、短路等狀況時(shí)不會(huì)釋出氧分子,不會(huì)出現(xiàn)劇烈的燃燒,安全功能高。


磷酸鐵鋰離子電池在溫度至少高于230℃條件下才會(huì)出現(xiàn)顯著的失重,由此表明LFP具有良好的熱穩(wěn)定性。橄欖石結(jié)構(gòu)的LFP的良好熱穩(wěn)定性源于其結(jié)構(gòu)中磷酸基,F(xiàn)e-P-O鍵遠(yuǎn)強(qiáng)于層狀結(jié)構(gòu)NCM中的Ni-O、Co-O和Mn-O鍵,因此LFP較NCM有著更好的熱穩(wěn)定性。

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充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

磷酸鐵鋰離子電池相關(guān)于三元鋰離子電池而言能量密度小,根據(jù)電池內(nèi)部的材料性質(zhì)來(lái)說(shuō),磷酸鐵鋰離子電池雖然耐高溫,雖然這兩種電極的材料都會(huì)在到達(dá)一定溫度時(shí)發(fā)生內(nèi)部分解,但是根據(jù)三元鋰材料來(lái)說(shuō),使用非水電解質(zhì)溶液的電池。鋰金屬遇到熱量后出現(xiàn)的化學(xué)特性是非?;顫姷?,同時(shí)電池的耐熱溫度基本上是在200度左右,并且當(dāng)溫度達(dá)到耐熱溫度后,三元鋰材料的化學(xué)反映會(huì)更加的劇烈,在高溫用途下電解液迅速燃燒。

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