磷酸铁锂和三元锂电池有哪些不同你知道吗？
来源：宝鄂实业
2019-07-05 18:37
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磷酸铁锂电池：是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。其特色是不含钴等贵重元素，原料价格低且磷、铁存在于地球的资源含量丰富，不会有供料问题。其工作电压适中（3.2V）、单位重量下电容量大（170mAh/g）、高放电功率、可快速充电且循环寿命长，在高温与高热环境下的稳定性高。
优点相比目前市面上较为常见的钴酸锂和锰酸锂电池来说，磷酸铁锂电池至少具有以下五大优点：更高的安全性、更长的使用寿命、不含任何重金属和稀有金属（原材料成本低）、支持快速充电、工作温度范围广。
缺点磷酸铁锂存在一些性能上的缺陷，如振实密度与压实密度很低，导致锂离子电池的能量密度较低；材料的制备成本与电池的制造成本较高，电池成品率低，一致性差；产品一致性差；知识产权问题。
三元聚合物锂电池：正极材料使用镍钴锰酸锂（Li（NiCoMn）O2）三元正极材料的锂电池。据清华大学欧阳明高解释：本次调查中所称的"三元"材料，指的是正极是三元，负极是石墨的通常说法中的"三元动力电池"。而在实际研发应用中，还有一种正极是三元，负极是钛酸锂的，通常被称为"钛酸锂"，其性能比较安全，寿命比较长，不属于普通所说的"三元材料。"
优点三元锂电池能量密度高，循环性能好于正常钴酸锂。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。
缺点三元材料动力锂电池主要有镍钴铝酸锂电池、镍钴锰酸锂电池等，由于镍钴铝的高温结构不稳定，导致高温安全性差，且pH值过高易使单体胀气，进而引发危险，目前造价较高。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、结果与讨论
2.1放电性能测试
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
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。
2.4不同温度放电测试
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%
