磷酸铁锂和三元锂电池相比到底有什么不同？哪种好？

来源：宝鄂实业 2019-06-11 21:38 点击量：次

1、实验

1.1实验材料选择

正极材料磷酸铁锂和镍钴锰配比为1∶1∶1的三元材料，负极选用MCMB，电解液选用EC、PC、EMC和DEC组成的混合溶剂，电解质为LiPF6作为锂盐，隔膜选用单层PP25 μm。

1.2多孔膜电极与复合薄膜电极的制备

采用方形铝壳LP2770102电池的壳、盖及内部相同的多极耳卷绕结构，按照电池制作工艺分别制作正极材料为磷酸铁锂和三元材料的两种电池。得到磷酸铁锂电池平均容量、内阻、质量分别为7.2 Ah、1.06 mΩ、361 g;三元材料平均电池8.6 Ah、1.12 mΩ、360 g。

1.3分析与测试

测试条件为:三元材料电池充放电电压控制范围为2.5~4.2 V，1 C =7.5 A，磷酸铁锂材料电池充放电电压控制范围为2.0~3.65 V，1 C =6.5 Ah，无特殊说明测试温度为(25±2)℃。

2.1放电性能测试

从图1与表1可得出，相同体积电池，正极使用三元材料比使用磷酸铁锂材料放电容量高19.4%，比能量高37.5%，放电比功率高39.7%。由于三元材料质量比容量、压实密度均高于磷酸铁锂材料，所以使用三元材料电池放电有较大优势。

2.2充电性能比较

从图2和表2可见，三元材料电池与磷酸铁锂材料电池在不大于10 C充电时，恒流充电容量/总容量比例无明显差距，10 C以上倍率充电时，磷酸铁锂电池恒流充电容量/总容量比例较小，充电倍率越大，恒流充电容量/总容量比例与三元材料电池差距越明显，这主要与磷酸铁锂在30%~80%SOC是电压变化较小有关，如负极使用软碳或硬碳，磷酸铁锂电池大倍率充电性能够达到三元电池的水平。

2.3循环性能比较

三元材料电池循环3 900次剩余容量66%，磷酸铁锂电池循环5 000次剩余容量84%，循环寿命比三元材料电池，磷酸铁锂电池优势明显。按照剩余容量/初始容量=80%作为测试结束点，目前三元材料电池实验室1 C循环寿命在2 500次左右，磷酸铁锂电池实验室1 C循环寿命在3 500次以上，部分达到5 000次以上。

不同温度电池的放电比较如图4所示。在55 ℃条件下放电，三元材料电池与磷酸铁锂在常温下比较，放电容量都没有差别，-20 ℃条件下放电，三元材料电池放电容量/常温容量比例比磷酸铁锂电池高15%，目前，锂离子动力电池按材料不同可分为磷酸鉄锂电芯（LFP）、三元电芯（NCM /NCA）、锰酸锂电芯（LMO）、钛酸锂电芯（LTO）；按外观形态可分为圆柱金属壳电池（18650、26650、32650、20700/26800等）、软包电池、方形金属壳电池。

（2）国内外技术路线

关于汽车用动力电池技术路线，国内外各有不同。

在国内，2014年以方形铝壳+磷酸鉄锂为主，2015年开始，方形铝壳+磷酸鉄锂和18650+三元并驾齐驱。在国外，汽车动力电池以三元（或称锰系）体系为主。

2.2 磷酸铁锂与三元技术之争

（1）优缺点

磷酸鉄锂电池（LFP）

优点：安全性好、循环寿命长、高温性能好、在国内汽车上应用相对成熟

缺点：比能量低、成本高

适合应用领域：公交车、大巴车等

三元电池（NCM /NCA）

优点：比能量高、成本低

缺点：发热量大、循环寿命短、国内应用时间较短