磷酸鐵鋰和三元鋰電池，到底有什么不同？它們哪個(gè)更好
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-19 20:36
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1、實(shí)驗(yàn)
1.1實(shí)驗(yàn)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(fù)極選用MCMB，電解液選用EC、PC、EMC和DEC組成的混合溶劑，電解質(zhì)為L(zhǎng)iPF6作為鋰鹽，隔膜選用單層PP25 μm。
1.2多孔膜電極與復(fù)合薄膜電極的制備
采用方形鋁殼LP2770102電池的殼、蓋及內(nèi)部相同的多極耳卷繞結(jié)構(gòu)，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(nèi)阻、質(zhì)量分別為7.2 Ah、1.06 mΩ、361 g;三元材料平均電池8.6 Ah、1.12 mΩ、360 g。
1.3分析與測(cè)試
測(cè)試條件為:三元材料電池充放電電壓控制范圍為2.5~4.2 V，1 C =7.5 A，磷酸鐵鋰材料電池充放電電壓控制范圍為2.0~3.65 V，1 C =6.5 Ah，無特殊說明測(cè)試溫度為(25±2)℃。
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(shì)。
從圖2和表2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。
2.3循環(huán)性能比較
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(shì)明顯。按照剩余容量/初始容量=80%作為測(cè)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。
2.4不同溫度放電測(cè)試
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。
3、結(jié)論
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(shì)，循環(huán)性能方面則是磷酸鐵鋰材料優(yōu)勢(shì)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。
