鉅大LARGE | 點擊量：286次 | 2024年01月24日
磷酸鐵鋰和三元鋰離子電池哪個好
鋰離子電池經過30年的發展，比能量、比功率等性能有較大的提高，已成功應用于汽車上。受電池比能量限制，純電動汽車續航里程有限，是制約發展的瓶頸，國外汽車廠近期規劃以開發混合動力汽車為主。目前應用于鋰離子電池的正極材料主要有錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、三元材料等材料，目前使用的功率型電池正極主要選用磷酸鐵鋰和三元兩種材料。本文采用相同的電池殼蓋、負極材料及內部結構設計，分別制作磷酸鐵鋰和三元兩種正極材料的電池，比較兩種電池的比能量、比功率、循環、高低溫特性等性能，對比分析兩種電池性能差異。
1、實驗
1.1實驗材料選擇
正極材料磷酸鐵鋰和鎳鈷錳配比為1∶1∶1的三元材料，負極選用MCMB，電解液選用EC、PC、EMC和DEC組成的混合溶劑，電解質為LiPF6作為鋰鹽，隔膜選用單層PP25μm。
1.2多孔膜電極與復合薄膜電極的制備
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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%
采用方形鋁殼LP2770102電池的殼、蓋及內部相同的多極耳卷繞結構，按照電池制作工藝分別制作正極材料為磷酸鐵鋰和三元材料的兩種電池。得到磷酸鐵鋰電池平均容量、內阻、質量分別為7.2Ah、1.06mΩ、361g；三元材料平均電池8.6Ah、1.12mΩ、360g。
1.3分析與測試
測試條件為：三元材料電池充放電電壓控制范圍為2.5~4.2V，1C=7.5A，磷酸鐵鋰材料電池充放電電壓控制范圍為2.0～3.65V，1C=6.5Ah，無特殊說明測試溫度為(25±2)℃。
2、結果與討論
2.1放電性能測試
從圖1與表1可得出，相同體積電池，正極使用三元材料比使用磷酸鐵鋰材料放電容量高19.4%，比能量高37.5%，放電比功率高39.7%。由于三元材料質量比容量、壓實密度均高于磷酸鐵鋰材料，所以使用三元材料電池放電有較大優勢。
三元聚合物鋰電池是指正極材料使用鎳鈷錳酸鋰（Li（NiCoMn）O2）三元正極材料的鋰電池，三元復合正極材料前驅體產品，是以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為原料,里面鎳鈷錳的比例可以根據實際需要調整，三元材料做正極的電池相對于鈷酸鋰電池安全性高，但是電壓太低，用在手機上（手機截止電壓一般在3.0V左右）會有明顯的容量不足的感覺。[1]
三元聚合物鋰電池是指正極材料使用鋰鎳鈷錳三元正極材料的鋰電池，鋰離子電池的正極材料有很多種，主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。目前三元材料的電芯代替了之前廣泛使用的鈷酸鋰電芯，在筆記本電池領域廣泛使用。
標稱容量：1250mAh
標準放電持續電流：0.2C
最大放電持續電流：1C
放電：-10~60℃
產品尺寸：MAX9.5*35*52mm
成品內阻：≤150mΩ
引線型號：國標線UL1007/24#，線長55mm
保護參數：過充保護電壓/每串4.325±0.025V
過放保護電壓2.5±0.05V
過流值：2~6A或3-8A
在容量與安全性方面比較均衡的材料，循環性能好于正常鈷酸鋰，前期由于技術原因其標稱電壓只有3.5-3.6V，在使用范圍方面有所限制，但到目前，隨著配方的不斷改進和結構完善，電池的標稱電壓已達到3.7V，在容量上已經達到或超過鈷酸鋰電池水平。
全球5大電芯品牌SANYO，PANASONIC，SONY，LG，SAMSUNG已推出三元材料的電芯，相當部分的筆記型電池線都用三元材料的電芯替換了之前的鈷酸鋰電芯，SANYO，SAMSUNG柱式電池方面更是全面停產鈷酸鋰電芯轉向三元電芯的制造，目前國內外小型的高倍率動力電池大部分使用三元正極材料。
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