磷酸鐵鋰和三元電池哪個(gè)好,磷酸鐵鋰和三元鋰區(qū)別
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-29 09:55
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鋰電池和磷酸鐵鋰電池各有千秋
磷酸鐵鋰單體典型電壓3.2V， 鋰離子3.7V
磷酸鐵鋰耐過充過放，短時(shí)過放到0都能恢復(fù)80%以上。鋰離子過放到2.6V時(shí)就會(huì)產(chǎn)生不可逆損壞。
磷酸鐵鋰耐過充到100%都不會(huì)起火爆炸。鋰離子超過4.35V就會(huì)析氣鼓脹。
磷酸鐵鋰穿刺不起火不爆炸。鋰離子會(huì)。（現(xiàn)在相對(duì)安全一點(diǎn)）
磷酸鐵鋰耐高溫，200多度恢復(fù)后還能用。鋰離子不行。
磷酸鐵鋰能大電流放電，10C20C以上都可以，鋰離子只能3~5C放電
但是，磷酸鐵鋰能量密度不如鋰離子電池大。電壓也相對(duì)低一些。由于它的大放電特性，主要用動(dòng)力電源方面，如電動(dòng)車，航模等。而鋰離子容量大，主要用于民用消費(fèi)領(lǐng)域。所以看要用在什么方面上 就選擇的不同的電池
鋰離子電池經(jīng)過30年的發(fā)展，比能量、比功率等性能有較大的提高，已成功應(yīng)用于汽車上。受電池比能量限制，純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程有限，是制約發(fā)展的瓶頸，國外汽車廠近期規(guī)劃以開發(fā)混合動(dòng)力汽車為主。目前應(yīng)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。
磷酸鐵鋰和三元哪個(gè)好,磷酸鐵鋰和三元鋰區(qū)別
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(zhì)量比容量、壓實(shí)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(yōu)勢。
從上圖和上表可見，三元材料電池與磷酸鐵鋰材料電池在不大于10 C 充電時(shí)，恒流充電容量/ 總?cè)萘勘壤裏o明顯差距，10 C 以上倍率充電時(shí)，磷酸鐵鋰電池恒流充電容量/ 總?cè)萘勘壤^小，充電倍率越大，恒流充電容量/ 總?cè)萘勘壤c三元材料電池差距越明顯，這主要與磷酸鐵鋰在30%～80%SOC 是電壓變化較小有關(guān)，如負(fù)極使用軟碳或硬碳，磷酸鐵鋰電池大倍率充電性能夠達(dá)到三元電池的水平。
磷酸鐵鋰和三元哪個(gè)好,磷酸鐵鋰和三元鋰區(qū)別
圖3 中三元材料電池循環(huán)3 900 次剩余容量66%，磷酸鐵鋰電池循環(huán)5 000 次剩余容量84%，循環(huán)壽命比三元材料電池，磷酸鐵鋰電池優(yōu)勢明顯。按照剩余容量/ 初始容量=80%作為測試結(jié)束點(diǎn)，目前三元材料電池實(shí)驗(yàn)室1 C 循環(huán)壽命在2 500 次左右，磷酸鐵鋰電池實(shí)驗(yàn)室1 C 循環(huán)壽命在3 500 次以上，部分達(dá)到5 000 次以上。
不同溫度電池的放電比較如圖4 所示。在55 ℃條件下放電，三元材料電池與磷酸鐵鋰在常溫下比較，放電容量都沒有差別，－20 ℃條件下放電，三元材料電池放電容量/ 常溫容量比例比磷酸鐵鋰電池高15%，如表3 所示。
本文通過制作相同結(jié)構(gòu)的電池，得出三元材料與磷酸鐵鋰材料在HEV 電池應(yīng)用優(yōu)缺點(diǎn)，三元材料在電池比能量、比功率、大倍率充電、低溫性能等方面有優(yōu)勢，循環(huán)性能方面則是磷酸鐵鋰材料優(yōu)勢明顯，在安全方面磷酸鐵鋰電池也優(yōu)于三元材料。在選用電池時(shí)可根據(jù)不同用途選擇，如大巴車空間較大，對(duì)電池比能量和比功率要求相對(duì)較低，可選擇磷酸鐵鋰材料電池，發(fā)揮其循環(huán)性能好的特性，轎車空間有限，電池用量小，則選用高比能量與高比功率三元材料電池更為合適。
目前磷酸鐵鋰電池能量密度已經(jīng)基本達(dá)到理論的極致，而三元電池的能量密度還有很大的提升空間。綜合能力密度、功率密度、循環(huán)壽命、低溫性能等方面，三元電池的綜合性能優(yōu)于磷酸鐵鋰電池。
磷酸鐵鋰電池組在UPS電源中的應(yīng)用探討。磷酸鐵鋰電池UPS電源在儲(chǔ)能特性、循環(huán)壽命、高溫適應(yīng)能力、綠色環(huán)保等方面,都顯示了無可比擬的優(yōu)勢，數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)廣泛使用磷酸鐵鋰電池組作為UPS電池后備電源的設(shè)備，下面存能電氣小編就對(duì)磷酸鐵鋰電池UPS電源的應(yīng)用和性能進(jìn)行研究和分析。
磷酸鐵鋰電池組在UPS電源中的應(yīng)用探討：
鉛酸蓄電池經(jīng)過幾十年的發(fā)展已經(jīng)被眾多行業(yè)廣泛應(yīng)用，同樣，在數(shù)據(jù)中心、通信及各類機(jī)房UPS電池亦是首選。然而，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)供電系統(tǒng)的可靠性要求更高，對(duì)實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保的意識(shí)更強(qiáng)，為此，對(duì)解決鉛酸蓄電池存在的許多問題就更加迫切。
鉛酸蓄電池和磷酸鐵鋰電池相比較:
1、質(zhì)能比低、體積能量比低，UPS電池重量大，占地面積大。
2、充放電效率低，充放電效率約為92%左右，使用一段時(shí)間后充放電效率還會(huì)下降。
3、閥控式鉛酸蓄電池壽命短，設(shè)計(jì)壽命5-8年，實(shí)際使用大多為3～5年。
4、運(yùn)行環(huán)境溫度要求高，在溫度超過25度時(shí)，環(huán)境溫度每提高7～10℃時(shí)電池壽命折損一半。
5、蓄電池大量采用鉛，其開采、加工和使用過程中均容易對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。
為了解決以上問題，通信行業(yè)和一些知名品牌的大功率UPS配置磷酸鐵鋰電池組應(yīng)用在不斷增加，鋰電池UPS市場一個(gè)新趨勢，是對(duì)數(shù)據(jù)中心和UPS應(yīng)用中鋰離子電池的興趣日益增長。與傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池相比，磷酸鐵鋰電池組具有更長的使用壽命、更小的尺寸和重量、在更廣泛的環(huán)境中運(yùn)行的能力，以及可大電流快速充放電，耐高溫性能優(yōu)越，在﹣10℃～﹢65℃情況下仍然能夠正常工作;總體擁有成本(TCO)更優(yōu)。
鋰電池體積更小、重量更輕、循環(huán)壽命長、安全環(huán)保等特點(diǎn)，已經(jīng)成為儲(chǔ)能電源的改革重點(diǎn)，也代表了UPS電源行業(yè)的改革步伐，與UPS主機(jī)息息相關(guān)。磷酸鐵鋰電池能減少UPS系統(tǒng)的尺寸和重量，以便更有效地利用空間，鋰電池的長壽命設(shè)計(jì)將大大降低更換電池的成本和維護(hù)的負(fù)擔(dān)。
鋰電池作為UPS系統(tǒng)的重要組成部分，市場上的UPS電源廠商多數(shù)都在將蓄電池淘汰，使用新型的鋰電池，鋰電池UPS在儲(chǔ)能電源系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心、工業(yè)領(lǐng)域、通信基站、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛而深入的應(yīng)用。現(xiàn)今隨著我國鋰電池領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，鋰電池UPS電源逐漸受到了關(guān)注，其應(yīng)用領(lǐng)域在不斷拓寬，通信行業(yè)則已捷足先登。
磷酸鐵鋰電池組在UPS中的實(shí)際應(yīng)用：
某局10樓UPS動(dòng)力機(jī)房由于機(jī)房稱重和面積不夠,停電后要求必須滿足4h的不間斷供電時(shí)間,無法安裝閥控密封鉛酸蓄電池組,根據(jù)放電時(shí)間要求,使用了一組384V/400Ah磷酸鐵鋰電池,電池組由120塊3.2V/400Ah的電池模塊串聯(lián)組成,其中400Ah的電池模塊由4個(gè)單體容量為100Ah的電芯并聯(lián)組成的,120塊400Ah的電池模塊串聯(lián)組成一個(gè)384V/400Ah的電池組,如圖所示。
所以磷酸鐵鋰電池組在UPS供電系統(tǒng)應(yīng)用時(shí),只須把UPS對(duì)電池組的充電電壓調(diào)整到磷酸鐵鋰電池所需要的電壓即可。
磷酸鐵鋰電池UPS具有如下優(yōu)點(diǎn)：
1、輸出電壓高：磷酸鐵鋰電池UPS工作電壓范圍：2.5～3.6V，平臺(tái)約3.2V;
2、安全性強(qiáng)：磷酸鐵鋰正極材料具有良好的電化學(xué)性能，充放電平臺(tái)十分平穩(wěn)，充放電過程中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可以過放電到零伏。即使電池內(nèi)部或外部受到傷害，電池不燃燒、不爆炸、安全性較好;
3、高溫性能好：外部溫度65℃時(shí)內(nèi)部溫度則高達(dá)95℃，鋰電池放電結(jié)束時(shí)溫度可達(dá)160℃，鋰電池的結(jié)構(gòu)安全、完好;
4、高效率輸出：標(biāo)準(zhǔn)放電為2～5C、連續(xù)高電流放電可達(dá)10C，瞬間脈沖放電(10S)可達(dá)20C;
5、高循環(huán)壽命：經(jīng)500次循環(huán)，其放電容量仍大于95%;
6、使用方便：可快速充電;
7、環(huán)保：整個(gè)生產(chǎn)過程清潔無毒。所有原料都無毒。
8、非稀有資源：磷酸鐵鋰電池采用磷酸源、鋰源、鐵源為材料，無戰(zhàn)略資源及稀有資源。
磷酸鐵鋰電池組在UPS電源供電系統(tǒng)中的應(yīng)用：
針對(duì)磷酸鐵鋰電池組的特性，在UPS供電系統(tǒng)設(shè)置時(shí)，只須把鋰電池UPS給電池組的充電電壓調(diào)整到鋰電池所需要的電壓即可。因?yàn)殇囯姵丶幢闶情L期處于充電狀態(tài)下，由于自身的IBMS均衡保護(hù)功能，電池性能是不容易發(fā)生改變的。
例如，數(shù)據(jù)中心UPS電池容量配置：
電池室空調(diào)啟動(dòng)的環(huán)境溫度設(shè)定為25℃，UPS系統(tǒng)容量200kVA(396V/425A)，蓄電池放電時(shí)間0.5小時(shí)。經(jīng)計(jì)算，需配置396V/500Ah鉛酸電池1組，或者396V/200Ah鐵鋰電池組?？紤]同樣的機(jī)房承重條件，后者占地面積是前者的28%，后者重量是前者的16%。利用磷酸鐵鋰電池UPS大電流放電特性，降低機(jī)房面積和承重要求，更容易實(shí)現(xiàn)分散供電。
在運(yùn)維管理方面，華為鋰電UPS管理系統(tǒng)可以集成到UPS管理系統(tǒng)，電池管理與UPS管理系統(tǒng)是一套完整的系統(tǒng)。華為鋰電管理系統(tǒng)可以將電池信息上傳至UPS系統(tǒng)，配合華為UPS與網(wǎng)管系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)磷酸鐵電池智能管理，減少檢測頻率，做到磷酸鐵鋰電池UPS運(yùn)行狀態(tài)隨時(shí)可查、可管、可控。
鋰電池的分類：
鋰電池
鋰電池大致可分為兩類：鋰金屬電池和鋰離子電池。
①鋰金屬電池一般是使用二氧化錳為正極材料、金屬鋰或其合金金屬為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。
②鋰離子電池不含有金屬態(tài)的鋰，并且是可以充電的。鋰離子電池一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)的電池。
我們相信，隨著鋰電池組技術(shù)的成熟和制造業(yè)產(chǎn)能的增長，更多供應(yīng)商開始進(jìn)入磷酸鐵鋰電池UPS應(yīng)用領(lǐng)域，可以預(yù)計(jì)，磷酸鐵鋰電池UPS的各項(xiàng)優(yōu)勢將會(huì)體現(xiàn)的越來越明顯，其缺點(diǎn)也將隨著技術(shù)的進(jìn)步而逐漸減少，將廣泛應(yīng)用到數(shù)據(jù)中心、機(jī)房、通信、工業(yè)、航空等領(lǐng)域。
