磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池誰的熱穩(wěn)定比較好
來源：寶鄂實業(yè)
2021-03-02 14:01
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隨著三元鋰電池技術(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電池帶來了更高的能量密度，但是其熱穩(wěn)定性的安全性能就變成了更大的挑戰(zhàn)，主要是高鎳材料在200℃度左右就開始發(fā)生分解釋放O2，這也導致了鋰電池鼓包，嚴重的甚至會熱失控發(fā)展成燃燒爆炸的事故。
三元鋰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。伴隨材料相轉(zhuǎn)變，大量的氧被釋放出來。
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，且釋放的氧會以高活性的單線態(tài)氧1O2形式存在，后者同電解液反應既會釋放大量熱量，還會產(chǎn)生大量氣體，從而進一步惡化電池安全。
磷酸鐵鋰電池的特點在于安全性高，高倍率充放電特性和較長的循環(huán)壽數(shù)。除了壽數(shù)長，充放電功能優(yōu)異之外，磷酸鐵鋰電池最大的長處是其安全性，磷酸鐵鋰的化學性質(zhì)穩(wěn)定，高溫穩(wěn)定性好，700-800℃才會開端發(fā)生分化，且在面對碰擊、針刺、短路等狀況時不會釋出氧分子，不會產(chǎn)生劇烈的燃燒，安全功能高。
磷酸鐵鋰電池在溫度至少高于230℃條件下才會出現(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鍵遠強于層狀結(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。
磷酸鐵鋰電池相對于三元鋰電池而言能量密度小，根據(jù)電池內(nèi)部的材料性質(zhì)來說，磷酸鐵鋰電池雖然耐高溫，雖然這兩種電極的材料都會在到達一定溫度時發(fā)生內(nèi)部分解，但是根據(jù)三元鋰材料來說，使用非水電解質(zhì)溶液的電池。鋰金屬遇到熱量后產(chǎn)生的化學特性是非?；顫姷模瑫r電池的耐熱溫度基本上是在200度左右，并且當溫度達到耐熱溫度后，三元鋰材料的化學反映會更加的劇烈，在高溫作用下電解液迅速燃燒。
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