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三元鋰和磷酸鐵鋰有什么區(qū)別

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在實(shí)際使用中,磷酸鐵鋰電池具有耐高溫、安全穩(wěn)定性強(qiáng)、價(jià)格便宜和循環(huán)性能更好的優(yōu)勢(shì)。而三元鋰電池,是指使用鎳鈷錳酸鋰作為正極材料,石墨作為負(fù)極材料的鋰電池。

  鋰離子電池通常以碳材料為負(fù)極,以含鋰的化合物為正極,電池的中間有一層隔膜,避免正負(fù)極短路。

  在充放電過程中,鋰離子在正負(fù)極間往返,充電時(shí),鋰離子從正極脫嵌,經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極;放電時(shí),鋰離子則從片層結(jié)構(gòu)的碳中析出,重新和正極的化合物結(jié)合。

  在離子的嵌入與脫嵌過程中,同時(shí)伴隨著等當(dāng)量的電子的嵌入與脫嵌,也就產(chǎn)生了電流。

  所謂磷酸鐵鋰電就是只用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池,這一類電池的特點(diǎn)是不含貴重金屬元素。

  在實(shí)際使用中,磷酸鐵鋰電池具有耐高溫、安全穩(wěn)定性強(qiáng)、價(jià)格便宜和循環(huán)性能更好的優(yōu)勢(shì)。而三元鋰電池,是指使用鎳鈷錳酸鋰作為正極材料,石墨作為負(fù)極材料的鋰電池,與磷酸鐵鋰不同,三元鋰電池電壓平臺(tái)很高,這也就意味著在相同的體積或是重量下,三元鋰電池的比能量,比功率更大。

  性質(zhì)不同

  1、磷酸鐵鋰電池:以磷酸鐵鋰為正極材料的鋰離子電池。

  2、三元鋰電池:鋰電池的正極材料是采用鎳鈷錳酸鋰或鎳鈷鋁酸鋰三元正極材料。

  主要材料不同

  1、磷酸鐵鋰電池:鋰離子電池正極材料主要有鋰鈷酸、鋰錳酸、鋰鎳酸、三元材料、磷酸鐵鋰等。其中鈷酸鋰是大多數(shù)鋰離子電池的正極材料。

  2、三元鋰電池:三元復(fù)合正極材料是以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為原料,鎳、鈷、錳的比例可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整。

  應(yīng)用不同

  1、磷酸鐵鋰電池:大型電動(dòng)車輛:公交車、電動(dòng)汽車、景點(diǎn)游覽車及混合動(dòng)力車等;輕型電動(dòng)車:電動(dòng)自行車、高爾夫球車、小型平板電瓶車、鏟車、清潔車、電動(dòng)輪椅等;電動(dòng)工具:電鉆、電鋸、割草機(jī)等。

  2、三元鋰電池:廣泛應(yīng)用于移動(dòng)和無線電子設(shè)備、電動(dòng)工具、混合動(dòng)力和電動(dòng)交通工具等領(lǐng)域。

  單論電池也沒有所謂的誰(shuí)更好,誰(shuí)更差,只是套用到實(shí)際使用場(chǎng)景中,根據(jù)不同的使用情況,有不同的選擇。

  安全性方面

  安全性方面在鋰電池原理中,我們談到在鋰電池的中間有一層隔膜可以防止正負(fù)極短路,當(dāng)電池被尖銳物體刺穿時(shí),隔膜也被刺穿,從而正負(fù)極短路會(huì)引發(fā)電池本身發(fā)熱甚至爆炸。

  而刀片電池順利通過針刺測(cè)試,證實(shí)了這種鋰電池的高安全性。另外,磷酸鐵鋰正極材料本身的熱穩(wěn)定性就比三元鋰要好很多,在500攝氏度以內(nèi),都有著極高的穩(wěn)定性,超過800攝氏度時(shí)才有發(fā)生熱失控,此外,即便發(fā)生熱失控,磷酸鐵鋰電池的放熱也非常緩慢,且分解時(shí)不會(huì)釋放氧氣,減少了起火的風(fēng)險(xiǎn)。

  相比之下,三元鋰電池在300攝氏度左右就開始溶解了,在新能源汽車自燃事件中,確實(shí)也是三元鋰電池車型占據(jù)更大比例。

  低溫放電方面

  如果在北京,因?yàn)橄募咀罡邷囟仍?0攝氏度左右,而冬季則基本保持在零下16攝氏度左右甚至更低,所以這樣的溫度區(qū)間,就適合低溫性能更佳的三元鋰電池。

  從數(shù)據(jù)上能夠看出,兩類電池在零下20攝氏度,三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池相比有比較明顯的優(yōu)勢(shì)。

  能量密度方面

  根據(jù)國(guó)內(nèi)三元鋰電池龍頭企業(yè)比克電池提供的資料,其18650圓柱電池單體的能量密度已經(jīng)達(dá)到了232Wh/kg,封裝成電池組的能量密度大約是150Wh/kg,而目前國(guó)內(nèi)的磷酸鐵鋰電池單體的能量密度大約為180Wh/kg左右。

  但比亞迪開發(fā)的刀片電池可以將電芯呈片狀排列,就像是刀片一樣,刀片電池組的能量密度雖然只有140Wh/kg,但是這種長(zhǎng)電新方案提升了電芯的重組效率,體積能量密度提升高達(dá)50%。

  這意味著,在同樣的電池組尺寸之內(nèi),刀片電池可以裝入更多電芯,續(xù)航里程和三元鋰電池幾乎相當(dāng)。

  充電效率方面

  目前市面上較為常見的充電方式為恒流恒壓式充電,一般在充電開始實(shí)施,先采用恒流充電,此時(shí)的電流較大,充電效率相對(duì)更高,而在電壓達(dá)到一定數(shù)值之后,降低電流改為恒壓充電,這樣可以讓電池充的比較滿一些。

  在這個(gè)過程中,恒流充電容量與電池總量的比值稱為恒流比,它是衡量一組電池在充電中充電效率的關(guān)鍵數(shù)值,通常百分比越大,說明在恒流階段充入的電量越高,也就證明該電池的充電效率更高。

  充放電電流與電池的總量比值為充放電倍率,從數(shù)據(jù)中可以看出,三元鋰電池與磷酸鐵鋰電池在十倍率以下充電時(shí),恒流比無明顯差距,十倍率以上充電時(shí)磷酸鐵鋰電池恒流比例迅速降低,充電效率迅速降低,由此可以看出,在充電效率上,三元鋰電池優(yōu)勢(shì)比較大。

  循環(huán)壽命方面

  如果把剩余容量為初始容量的80%作為測(cè)試結(jié)束點(diǎn),目前磷酸鐵鋰電池經(jīng)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試,循環(huán)壽命在3500次以上,部分達(dá)到5000次。

  而三元鋰電池測(cè)試循環(huán)壽命在2500次左右,在循環(huán)壽命這一個(gè)點(diǎn)上,磷酸鐵鋰電池比三元鋰電池的真實(shí)壽命要長(zhǎng)許多。

  在同等循環(huán)次數(shù)下,磷酸鐵鋰電池的剩余容量也比三元鋰電池只多不少,三元鋰電池循環(huán)3900次,剩余容量66%,磷酸鐵鋰電池循環(huán)5000次,剩余容量84%,磷酸鐵鋰電池優(yōu)勢(shì)明顯,對(duì)于家庭用車來說,三元鋰材料和磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的額定循環(huán)壽命都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了實(shí)際用戶的使用習(xí)慣,因此,在使用壽命上可以完全放心。

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