三元锂电池能应用在UPS电源上吗？磷酸铁锂电池UPS电源的优势特点是什么？
来源：未知
2019-04-15 15:49
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三元锂电池能否应用在UPS电源上？在UPS电源行业中，随着用户需求的后备时间越来越长，三元锂电池和磷酸铁锂电池的应用也越来越广泛。UPS是不可以用三元锂电池的，锂电池安全性不高，如果按UPS生产厂商无法标准化量产，每个电池都需要客制化，相对的成本及价格就会高高在上，令人望之却步。
三元锂电池能否应用在UPS电源上？
三元锂电池
三元聚合物锂电池是指正极材料使用锂镍钴锰或者镍钴铝酸锂的三元正极材料的锂电池，锂离子电池的正极材料有很多种，主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。三元锂电池从形状上来区分，可分为软包电池、圆柱电池和方形硬壳电池。其标称电压可达到3.6-3.8V，能量密度比较高，电压平台高，振实密度高，续航里程长，输出功率较大，高温稳定性差，但低温性能优异，造价也比较高。
日本松下、韩国LG化学、三星SDI等多采用三元锂电池的技术路线，比如新能源巨头特斯拉就采用了松下的镍钴铝酸锂三元锂电池，就是所谓的NCA，在ModelS和ModelX上采用的是电池组，而最新的MODEL3采用了更大容量的21700圆柱体电池组。
三元锂电池寿命是多久？
对于电池寿命，普通上锂电池使用寿命大概是5到20年，平均可以达到8年。不过以现在的技术水平，锂离子电池在电动汽车上的使用寿命大约只有3-5年。三元锂电池的循环次数在500到1000次左右，三元锂电池的理论寿命约为800次左右，磷酸铁锂电池寿命约为2000次。
理论上来讲，三元锂电池使用寿命是2000次充放电循环，也能维持5年多。如果进行1000次充放电循环，实质上三元锂电池已经衰减了50%，也就是说充满电只能跑原来里程的一半。另外，优秀的电池管理系统也能减缓三元锂电池衰减。但是电芯在配组做成锂电池包后，由于一致性问题，主要是电压和内阻不可能完全一样，其循环寿命大约为400次。
三元锂电池金属元素的主要作用和优点如下：
Co3+：减少阳离子混合占位，稳定材料的层状结构，降低阻抗值，提高电导率，提高循环和效率性能。
Ni2+：可提高材料的容量（提高材料的体积能量密度），而由于Li和Ni相似的半径，过多的Ni也会因为与Li发生位错现象导致锂镍混排，锂层中镍离子浓度越大，锂在层状结构中的脱嵌越难，导致电化学性能变差。
Mn4+：不仅可以降低材料成本，而且还可以提高材料的安全性和稳定性。但过高的Mn含量会容易出现尖晶石相而破坏层状结构，使容量降低，循环衰减。
UPS电源
UPS是针对中国电网环境和网络监控及网络系统、医疗系统等对电源的可靠性要求，克服中、大型计算机网络系统集中供电所造成的供电电网环境日益恶劣的问题，以全新的数字技术研制出的第三代工频纯在线式智能型UPS。UPS电源它可以保障计算机系统在停电之后继续工作一段时间以使用户能够紧急存盘，使用户不致因停电而影响工作或丢失数据。
UPS电源系统由五部分组成：主路、旁路、电池等电源输入电路，进行AC/DC变换的整流器（REC），进行DC/AC变换的逆变器（INV），逆变和旁路输出切换电路以及蓄能电池。UPS不间断电源的主要优点，在于它的不间断供电能力。在市电交流输入正常时，UPS把交流电整流成直流电，然后再把直流电逆变成稳定无杂质的交流电，给后级负载使用。一旦市电交流输入异常，比如欠压了或者停电了又或者频率异常了，那么UPS会启用备用能源-蓄电池，UPS的整流电路会关断，相应的，会把蓄电池的直流电逆变成稳定无杂质的交流电，继续给后级负载使用。
就目前来说，暂时还没有三元锂电池能否应用在UPS电源的案例，三元锂电池一般都是应用在新能源汽车上作为动力电池。三元锂电池安全性差、耐高温性差、寿命差、大功率放电差。安全性较差和循环寿命较短是三元锂电池的主要短板，尤其是安全性能，是一直限制其应用在UPS电源一个主要因素。大量实测表明，容量较大的三元电池很难通过针刺和过充等安全性测试，这也是大容量电池中一般都要多引入锰元素，甚至混合锰酸锂一起使用的原因。因此三元锂电池目前主要的应用领域是3C数码等消费类电子产品。
目前大部分UPS电源上应用的是磷酸铁锂电池，就是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。这一类电池的特点是不含贵重金属元素。磷酸铁锂电池UPS电源在储能特性、循环寿命、高温适应能力、绿色环保等方面比三元锂电池都显示了无可比拟的优势。为了解决以上问题，通信行业和一些知名品牌的大功率UPS配置磷酸铁锂电池组应用在不断增加，锂电池UPS市场一个新趋势，是对数据中心和UPS应用中锂离子电池的兴趣日益增长。
三元锂电池的缺点
1、安全性差
2、耐高温性差
3、寿命差
4、大功率放电差
5、元素有毒
磷酸铁锂电池UPS电源的优势特点
1、锂电池高温适应能力强，磷酸铁锂电池包热峰值可达350~500℃，可以在-20℃—75℃的环境下使用。
2、磷酸铁锂电池绿色环保，不论生产、使用和报废，都不含有、也不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质，符合欧洲RoHS规定。
3、无记忆效应，磷酸铁锂电池无论出于什么状态，可随冲随用，无需先放完全再冲电。
4、安全性强：磷酸铁锂正极材料具有良好的电化学性能，充放电平台十分平稳，充放电过程中结构稳定，可以过放电到零伏。即使电池内部或外部受到伤害，电池不燃烧、不爆炸、安全性较好。
5、高循环寿命：经500次循环，其放电容量仍大于95%。
6、锂电池UPS充电快速。使用专用充电器，1.5C充电40分钟即可以使电池充满。
三元锂电池不能应用在UPS电源上，磷酸铁锂电池作为UPS系统的重要组成部分，市场上的UPS电源厂商多数都在将蓄电池淘汰，使用新型的锂电池，锂电池UPS在储能电源系统、数据中心、工业领域、通信基站、航空航天等多个领域得到了广泛而深入的应用。聚合物锂电池和三元锂电池的区别
从使用材料来区分话，聚合物锂电池正极材料分为钴酸锂、锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂材料，负极为石墨，电池工作原理也基本一致。聚合物锂电池正极材料主要区别在于电解质的不同，液态锂离子电池使用液体电解质，聚合物锂离子电池则以固体聚合物电解质来代替，这种聚合物可以是“干态”的，也可以是“胶态”的，目前大部分采用聚合物凝胶电解质。
三元聚合物锂电池的正极材料使用镍钴锰酸锂或者镍钴铝酸锂的三元正极材料的锂电池，三元复合正极材料是以镍盐、钴盐、锰盐为原料,里面镍钴锰的比例可以根据实际需要调整，三元材料做正极的电池相对于钴酸锂电池安全性高，但是电压太低。其中磷酸铁锂作为正极材料的电池充放电循环寿命长，但其缺点是能量密度、高低温性能、充放电倍率特性均存在较大差距，且生产成本较高，磷酸铁锂电池技术和应用已经遇到发展的瓶颈;锰酸锂电池能量密度低、高温下的循环稳定性和存储性能较差，因而锰酸锂仅作为国际第1代动力锂电的正极材料;而多元材料因具有综合性能和成本的双重优势日益被行业所关注和认同，逐步超越磷酸铁锂和锰酸锂成为主流的技术路线。
聚合物锂电的性能特点：塑形灵活性、更高的质量比能量、电化学稳定窗口宽，可达5V、完美的安全可靠性、更长循环寿命，容量损失少、体积利用率高。
三元锂电池的性能特点：在容量与安全性方面比较均衡的材料，循环性能好于正常钴酸锂，前期由于技术原因其标称电压只有3.5-3.6V，在使用范围方面有所限制，但到目前，随着配方的不断改进和结构完善，电池的标称电压已达到3.7V，在容量上已经达到或超过钴酸锂电池水平。
聚合物锂电池.jpg
聚合物锂电池的优点
1.单体电池的工作电压高达3.6v~3.8v远高于镍氢和镍镉电池的1.2V电压。
2.容量密度大,其容量密度是镍氢电池或镍镉电池的1.5~2.5倍,或者更高。
3.自放电小,在放置很长时间后其容量损失也很小。
4.寿命长，正常使用其循环寿命可达到500次以上。
5.没有记忆效应,在充电前不必将剩余电量放空,使用方便。
6.安全性能好：聚合物锂电池在结构上采用铝塑软包装，有别于液态电芯的金属外壳，一旦发生安全隐患，液态电芯容易爆炸，而聚合物电芯最多只会气鼓。
7.厚度小，能做得更薄：超薄，电池能够组装进信用卡中。普通液态锂电采用先定制外壳，后塞正负极材料的方法，厚度做到3.6mm以下存在技术瓶颈，聚合物电芯则不存在这一问题，厚度可做到1mm以下，符合时下手机需求方向。
8.重量轻：采用聚合物电解质的电池无需金属壳来作为保护外包装。聚合物电池重量较同等容量规格的钢壳锂电轻40%，较铝壳电池轻20%。
9.容量大：聚合物电池较同等尺寸规格的钢壳电池容量高10～15%，较铝壳电池高5～10%，成为彩屏手机及彩信手机的首选，现在市面上新出的彩屏和彩信手机也大多采用聚合物电芯。
10.内阻小：聚合物电芯的内阻较一般液态电芯小，目前国产聚合物电芯的内阻甚至可以做到35mΩ以下，极大的减低了电池的自耗电，延长手机的待机时间，完全可以达到与国际接轨的水平。这种支持大放电电流的聚合物锂电更是遥控模型的理想选择，成为最有希望替代镍氢电池的产品。
11.形状可定制：制造商不用局限于标准外形，能够经济地做成合适的大小。聚合物电池可根据客户的需求增加或减少电芯厚度，开发新的电芯型号，价格便宜，开模周期短，有的甚至可以根据手机形状量身定做，以充分利用电池外壳空间，提升电池容量。
12.放电特性佳：聚合物电池采用胶体电解质，相比液态电解质，胶体电解质具有平稳的放电特性和更高的放电平台。
13.保护板设计简单：由于采用聚合物材料，电芯不起火、不爆炸，电芯本身具有足够的安全性，因此聚合物电池的保护线路设计可考虑省略PTC和保险丝，从而节约电池成本。
聚合物锂电的缺点
电池成本高,电解质体系提纯困难。需要保护线路控制，过充或者过放都会使电池内部化学物质的可逆性遭到破坏，从而严重影响电池的寿命。
三元锂电池的优点
从2014年初以来，三元材料锂电池各方面不断改性，循环次数不断增加，目前适当增加成本，已经可以达到1500次以上，而且三元材料的锂电池安全性能也在不断改善，越来越向磷酸铁锂靠近。近两年新出现的镍钴铝新三元材料，虽然在电池制造过程中对环境要求较高，但是其稳定性与安全性进一步提高，为多家电池厂所认可、试产。三元锂电池电压平台高。电压平台是电池能量密度的重要指标，决定着电池的基本效能和成本，因此对电池材料的选用，有重要的意义。电压平台越高，比容量越大，肯定同样体积、重量，甚至同样安时的电池，电压平台比较高的三元材料锂电池续航里程更远。三元材料的电压平台明显比磷酸铁锂高，高线可以达到4.2伏，放电平台可以达到3.6或者3.7伏。、能量密度高、振实密度高。
三元锂电池的缺点
安全性差、耐高温性差、寿命差、大功率放电差、元素有毒，三元锂电池大功率充放电后温度急剧升高，高温后释放氧气极容易燃烧。
聚合物锂电池和三元锂电池的应用范围
聚合物锂电池外形可做到比较薄，容量要比锂离子电池高百分之十五左右，重量轻，常用于手机、mp3等便携设备。目前三元材料的电芯在笔记本电池领域广泛使用。
上面就是聚合物锂电池和三元锂电池的区别，看完你明白了吗?
三元锂电池能否应用在UPS电源上？
三元锂电池
三元聚合物锂电池是指正极材料使用锂镍钴锰或者镍钴铝酸锂的三元正极材料的锂电池，锂离子电池的正极材料有很多种，主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。三元锂电池从形状上来区分，可分为软包电池、圆柱电池和方形硬壳电池。其标称电压可达到3.6-3.8V，能量密度比较高，电压平台高，振实密度高，续航里程长，输出功率较大，高温稳定性差，但低温性能优异，造价也比较高。
日本松下、韩国LG化学、三星SDI等多采用三元锂电池的技术路线，比如新能源巨头特斯拉就采用了松下的镍钴铝酸锂三元锂电池，就是所谓的NCA，在ModelS和ModelX上采用的是电池组，而最新的MODEL3采用了更大容量的21700圆柱体电池组。
三元锂电池寿命是多久？
对于电池寿命，普通上锂电池使用寿命大概是5到20年，平均可以达到8年。不过以现在的技术水平，锂离子电池在电动汽车上的使用寿命大约只有3-5年。三元锂电池的循环次数在500到1000次左右，三元锂电池的理论寿命约为800次左右，磷酸铁锂电池寿命约为2000次。
理论上来讲，三元锂电池使用寿命是2000次充放电循环，也能维持5年多。如果进行1000次充放电循环，实质上三元锂电池已经衰减了50%，也就是说充满电只能跑原来里程的一半。另外，优秀的电池管理系统也能减缓三元锂电池衰减。但是电芯在配组做成锂电池包后，由于一致性问题，主要是电压和内阻不可能完全一样，其循环寿命大约为400次。
三元锂电池金属元素的主要作用和优点如下：
Co3+：减少阳离子混合占位，稳定材料的层状结构，降低阻抗值，提高电导率，提高循环和效率性能。
Ni2+：可提高材料的容量（提高材料的体积能量密度），而由于Li和Ni相似的半径，过多的Ni也会因为与Li发生位错现象导致锂镍混排，锂层中镍离子浓度越大，锂在层状结构中的脱嵌越难，导致电化学性能变差。
Mn4+：不仅可以降低材料成本，而且还可以提高材料的安全性和稳定性。但过高的Mn含量会容易出现尖晶石相而破坏层状结构，使容量降低，循环衰减。
UPS电源
UPS是针对中国电网环境和网络监控及网络系统、医疗系统等对电源的可靠性要求，克服中、大型计算机网络系统集中供电所造成的供电电网环境日益恶劣的问题，以全新的数字技术研制出的第三代工频纯在线式智能型UPS。UPS电源它可以保障计算机系统在停电之后继续工作一段时间以使用户能够紧急存盘，使用户不致因停电而影响工作或丢失数据。
UPS电源系统由五部分组成：主路、旁路、电池等电源输入电路，进行AC/DC变换的整流器（REC），进行DC/AC变换的逆变器（INV），逆变和旁路输出切换电路以及蓄能电池。UPS不间断电源的主要优点，在于它的不间断供电能力。在市电交流输入正常时，UPS把交流电整流成直流电，然后再把直流电逆变成稳定无杂质的交流电，给后级负载使用。一旦市电交流输入异常，比如欠压了或者停电了又或者频率异常了，那么UPS会启用备用能源-蓄电池，UPS的整流电路会关断，相应的，会把蓄电池的直流电逆变成稳定无杂质的交流电，继续给后级负载使用。
就目前来说，暂时还没有三元锂电池能否应用在UPS电源的案例，三元锂电池一般都是应用在新能源汽车上作为动力电池。三元锂电池安全性差、耐高温性差、寿命差、大功率放电差。安全性较差和循环寿命较短是三元锂电池的主要短板，尤其是安全性能，是一直限制其应用在UPS电源一个主要因素。大量实测表明，容量较大的三元电池很难通过针刺和过充等安全性测试，这也是大容量电池中一般都要多引入锰元素，甚至混合锰酸锂一起使用的原因。因此三元锂电池目前主要的应用领域是3C数码等消费类电子产品。
目前大部分UPS电源上应用的是磷酸铁锂电池，就是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。这一类电池的特点是不含贵重金属元素。磷酸铁锂电池UPS电源在储能特性、循环寿命、高温适应能力、绿色环保等方面比三元锂电池都显示了无可比拟的优势。为了解决以上问题，通信行业和一些知名品牌的大功率UPS配置磷酸铁锂电池组应用在不断增加，锂电池UPS市场一个新趋势，是对数据中心和UPS应用中锂离子电池的兴趣日益增长。
三元锂电池的缺点
1、安全性差
2、耐高温性差
3、寿命差
4、大功率放电差
5、元素有毒
磷酸铁锂电池UPS电源的优势特点
1、锂电池高温适应能力强，磷酸铁锂电池包热峰值可达350~500℃，可以在-20℃—75℃的环境下使用。
2、磷酸铁锂电池绿色环保，不论生产、使用和报废，都不含有、也不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质，符合欧洲RoHS规定。
3、无记忆效应，磷酸铁锂电池无论出于什么状态，可随冲随用，无需先放完全再冲电。
4、安全性强：磷酸铁锂正极材料具有良好的电化学性能，充放电平台十分平稳，充放电过程中结构稳定，可以过放电到零伏。即使电池内部或外部受到伤害，电池不燃烧、不爆炸、安全性较好。
5、高循环寿命：经500次循环，其放电容量仍大于95%。
6、锂电池UPS充电快速。使用专用充电器，1.5C充电40分钟即可以使电池充满。
三元锂电池不能应用在UPS电源上，磷酸铁锂电池作为UPS系统的重要组成部分，市场上的UPS电源厂商多数都在将蓄电池淘汰，使用新型的锂电池，锂电池UPS在储能电源系统、数据中心、工业领域、通信基站、航空航天等多个领域得到了广泛而深入的应用。聚合物锂电池和三元锂电池的区别
从使用材料来区分话，聚合物锂电池正极材料分为钴酸锂、锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂材料，负极为石墨，电池工作原理也基本一致。聚合物锂电池正极材料主要区别在于电解质的不同，液态锂离子电池使用液体电解质，聚合物锂离子电池则以固体聚合物电解质来代替，这种聚合物可以是“干态”的，也可以是“胶态”的，目前大部分采用聚合物凝胶电解质。
三元聚合物锂电池的正极材料使用镍钴锰酸锂或者镍钴铝酸锂的三元正极材料的锂电池，三元复合正极材料是以镍盐、钴盐、锰盐为原料,里面镍钴锰的比例可以根据实际需要调整，三元材料做正极的电池相对于钴酸锂电池安全性高，但是电压太低。其中磷酸铁锂作为正极材料的电池充放电循环寿命长，但其缺点是能量密度、高低温性能、充放电倍率特性均存在较大差距，且生产成本较高，磷酸铁锂电池技术和应用已经遇到发展的瓶颈;锰酸锂电池能量密度低、高温下的循环稳定性和存储性能较差，因而锰酸锂仅作为国际第1代动力锂电的正极材料;而多元材料因具有综合性能和成本的双重优势日益被行业所关注和认同，逐步超越磷酸铁锂和锰酸锂成为主流的技术路线。
聚合物锂电的性能特点：塑形灵活性、更高的质量比能量、电化学稳定窗口宽，可达5V、完美的安全可靠性、更长循环寿命，容量损失少、体积利用率高。
三元锂电池的性能特点：在容量与安全性方面比较均衡的材料，循环性能好于正常钴酸锂，前期由于技术原因其标称电压只有3.5-3.6V，在使用范围方面有所限制，但到目前，随着配方的不断改进和结构完善，电池的标称电压已达到3.7V，在容量上已经达到或超过钴酸锂电池水平。
聚合物锂电池.jpg
聚合物锂电池的优点
1.单体电池的工作电压高达3.6v~3.8v远高于镍氢和镍镉电池的1.2V电压。
2.容量密度大,其容量密度是镍氢电池或镍镉电池的1.5~2.5倍,或者更高。
3.自放电小,在放置很长时间后其容量损失也很小。
4.寿命长，正常使用其循环寿命可达到500次以上。
5.没有记忆效应,在充电前不必将剩余电量放空,使用方便。
6.安全性能好：聚合物锂电池在结构上采用铝塑软包装，有别于液态电芯的金属外壳，一旦发生安全隐患，液态电芯容易爆炸，而聚合物电芯最多只会气鼓。
7.厚度小，能做得更薄：超薄，电池能够组装进信用卡中。普通液态锂电采用先定制外壳，后塞正负极材料的方法，厚度做到3.6mm以下存在技术瓶颈，聚合物电芯则不存在这一问题，厚度可做到1mm以下，符合时下手机需求方向。
8.重量轻：采用聚合物电解质的电池无需金属壳来作为保护外包装。聚合物电池重量较同等容量规格的钢壳锂电轻40%，较铝壳电池轻20%。
9.容量大：聚合物电池较同等尺寸规格的钢壳电池容量高10～15%，较铝壳电池高5～10%，成为彩屏手机及彩信手机的首选，现在市面上新出的彩屏和彩信手机也大多采用聚合物电芯。
10.内阻小：聚合物电芯的内阻较一般液态电芯小，目前国产聚合物电芯的内阻甚至可以做到35mΩ以下，极大的减低了电池的自耗电，延长手机的待机时间，完全可以达到与国际接轨的水平。这种支持大放电电流的聚合物锂电更是遥控模型的理想选择，成为最有希望替代镍氢电池的产品。
11.形状可定制：制造商不用局限于标准外形，能够经济地做成合适的大小。聚合物电池可根据客户的需求增加或减少电芯厚度，开发新的电芯型号，价格便宜，开模周期短，有的甚至可以根据手机形状量身定做，以充分利用电池外壳空间，提升电池容量。
12.放电特性佳：聚合物电池采用胶体电解质，相比液态电解质，胶体电解质具有平稳的放电特性和更高的放电平台。
13.保护板设计简单：由于采用聚合物材料，电芯不起火、不爆炸，电芯本身具有足够的安全性，因此聚合物电池的保护线路设计可考虑省略PTC和保险丝，从而节约电池成本。
聚合物锂电的缺点
电池成本高,电解质体系提纯困难。需要保护线路控制，过充或者过放都会使电池内部化学物质的可逆性遭到破坏，从而严重影响电池的寿命。
三元锂电池的优点
从2014年初以来，三元材料锂电池各方面不断改性，循环次数不断增加，目前适当增加成本，已经可以达到1500次以上，而且三元材料的锂电池安全性能也在不断改善，越来越向磷酸铁锂靠近。近两年新出现的镍钴铝新三元材料，虽然在电池制造过程中对环境要求较高，但是其稳定性与安全性进一步提高，为多家电池厂所认可、试产。三元锂电池电压平台高。电压平台是电池能量密度的重要指标，决定着电池的基本效能和成本，因此对电池材料的选用，有重要的意义。电压平台越高，比容量越大，肯定同样体积、重量，甚至同样安时的电池，电压平台比较高的三元材料锂电池续航里程更远。三元材料的电压平台明显比磷酸铁锂高，高线可以达到4.2伏，放电平台可以达到3.6或者3.7伏。、能量密度高、振实密度高。
三元锂电池的缺点
安全性差、耐高温性差、寿命差、大功率放电差、元素有毒，三元锂电池大功率充放电后温度急剧升高，高温后释放氧气极容易燃烧。
聚合物锂电池和三元锂电池的应用范围
聚合物锂电池外形可做到比较薄，容量要比锂离子电池高百分之十五左右，重量轻，常用于手机、mp3等便携设备。目前三元材料的电芯在笔记本电池领域广泛使用。
上面就是聚合物锂电池和三元锂电池的区别，看完你明白了吗?
