磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池熱穩(wěn)定性哪個更好？

來源：存能電氣  日期：2021-01-20 15:48  瀏覽量：次

磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池熱穩(wěn)定性哪個更好?當前來講市場上商業(yè)使用最多的就是三元聚合物鋰電池和磷酸鐵鋰電池這兩大種類了，由于特有的材料特性，磷酸鐵鋰電池安全穩(wěn)定性更高，而三元鋰相對來說安全穩(wěn)定性要低一些。

磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池熱穩(wěn)定性哪個更好?

鋰電池的熱穩(wěn)定性好壞直接影響其在實際應用中的安全性能，也就是說熱穩(wěn)定性越好，使用過程越不容易發(fā)生自燃或爆炸事故。就目前行業(yè)數(shù)據(jù)顯示三元鋰電池的穩(wěn)定性是比較差的，相對來講磷酸鐵鋰電池比較穩(wěn)定。

隨著三元鋰電池技術的不斷發(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。橄欖石結構的LFP的良好熱穩(wěn)定性源于其結構中磷酸基，F(xiàn)e-P-O鍵遠強于層狀結構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)電池內部的材料性質來說，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)生內部分解，但是根據(jù)三元鋰材料來說，使用非水電解質溶液的電池。鋰金屬遇到熱量后產生的化學特性是非常活潑的，同時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。

磷酸鐵鋰的熱穩(wěn)定性是目前車用鋰電池中最好的：當電池溫度處于500度以上高溫時，其內部化學成分才開始分解。相比之下，三元鋰電池則低于300度，一些高鎳電池熱失控溫度甚至低于200度，因此磷酸鐵鋰電池在發(fā)生撞擊和快速充電過程中的自燃風險更低。

總的來說，如果產品側重考慮的是，高溫安全性可靠性，循環(huán)壽命，要選擇磷酸鐵鋰電池。如果產品側重考慮的是，能量密度，低溫性能，性價比，要選擇三元鋰電池。