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磷酸铁锂离子电池和三元锂离子电池安全吗

2021-04-27 ryder

磷酸铁锂电池和三元锂电池安全吗?三元锂电池和磷酸铁锂电池各自特性不同,主要矛盾集中在“能量密度”和“安全性”上。三元锂电池能量密度更大,但安全性经常受到怀疑。磷酸铁锂电池虽然能量密度小,但大家说它更安全。


  磷酸铁锂电池安全吗?


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。锂离子电池的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。磷酸铁锂晶体中的P-O键稳固,难以分解,即便在高温或过充时也不会像钴酸锂一样结构崩塌发热或是形成强氧化性物质,因此拥有良好的安全性。


磷酸铁锂电池的优点:


磷酸铁锂电池的寿命长,循环寿命在2000次以上。在同样的条件下,磷酸铁锂电池可使用7到8年的时间。


使用安全。磷酸铁锂电池经过严格的安全测试,即使在交通事故中也不会发生爆炸。


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。


磷酸铁锂电池耐高温,磷酸铁锂电池热风值可以达到350到500摄氏度。


磷酸铁锂电池的容量大。


磷酸铁锂电池没有记忆效应。


磷酸铁锂电池绿色环保,无毒,无污染,原材料来源广泛,价格便宜。


三元锂电池安全吗?


1.三元锂电池是目前安全的锂离子电池正极材料,不含任何对人体有害的重金属元素,其橄榄石结构中氧气很难析出,提高了材料的稳定性。


2.三元锂电池生产流程与其他锂电池品种大体相同,其核心工序有:配料、涂布、辊压、制片、卷绕。在配料环节,三元锂材料导电性能相对较差,所以,颗粒一般做得更小一些,这样做的客观效果是:内部排列更为均匀,促使其形成了平衡的电压平台,工作时能够保持电池的状态稳定。


3.充放电是锂电池两种基本的工作状态。当三元锂电池充放电时,由于铁离子氧化能力不强,不会放出氧气,自然也就难以与电解质发生氧化还原反应,这使得三元锂电池充放电过程处在一个安全的环境中。不但如此,三元锂电池在大倍率放电,甚至过充放电过程中,也难以发生剧烈的氧化还原反应。同时,锂在脱嵌后,晶格变化使晶胞体积会缩小,这正好抵销了碳负极在反应中增加的体积,所以,在充放电中三元锂电池能够保持物理结构的稳定,消除了体积增大而产生电池爆裂现象的隐患。


三元锂电池在安全性方面却很不靠谱。车祸中,外力撞击会损坏电池隔膜,进而导致短路,而短路时发出的热量会造成电池热失控,并迅速将温度升至300℃以上。


三元锂电池热稳定性较差,坚持不到300℃就会分解出氧分子,遇到电池中可燃的电解液、碳材料后一点就着,产生的热量进一步加剧正极分解,在极短的时间内就会爆燃。相比之下,另一种广泛应用的磷酸铁锂电池可以坚持到700-800℃,而且不会分解出氧分子,安全性要高得多。


磷酸铁锂电池和三元锂电池谁更安全?


所谓“安全性”的差异,主要还是在正极材料上。这两种材料都会在到达一定温度时发生分解,三元锂材料会在200度左右发生分解。并且三元锂材料的化学反映更加剧烈,会释放氧分子,在高温作用下电解液迅速燃烧,发生连锁反应。而磷酸铁锂会在700-800度时发生分解,不会像三元锂材料一样释放氧分子,燃烧没那么剧烈。说简单点,就是三元锂材料比磷酸铁锂材料更容易着火。注意,我们这里提到的只是“材料”。


最终决定安全性的,是整个动力电池系统。由于锂电池的特性,所以必须要有BMS电池管理系统。主要功能包括过充保护)、过放保护、过温保护、过流保护等功能,一旦发生意外,能够立刻切断电流。所以单纯认为三元锂电池不安全,是不太合适的。三元锂材料容易热解,但是不代表三元锂电池不安全;磷酸铁锂材料不易热解,但是不代表磷酸铁锂电池就是安全的。


其实,我们更应该关注的是如何阻止失效电池单体危害其他单体,受工艺水平限制,不可能把所有电池单体一致性保持在100%。


以上就是磷酸铁锂电池和三元锂电池的安全性对比,磷酸铁锂电池相比三元锂电池,无论是过度充电、短路,还是受到挤压、撞击、解体、高温烘烤,均不会爆炸也不会燃烧,具有很高的安全性。

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