有关三元锂离子电池与磷酸铁锂离子电池的详解

☆磷酸铁锂和三元锂离子电池

磷酸铁锂离子电池的特点在于安全性高，高倍率充放电特性和较长的循环寿命。文献显示，在充电条件为1C倍率充电至3.65V，然后转恒压至电流下降到0.02C，之后以1C倍率放电至截止电压2.0V，循环1600次之后电池容量仍有初始容量的80%。

PS：充放电倍率=充放电电流/额定容量；例如：额定容量为100Ah的电池用20A放电时，其放电倍率为0.2C。电池放电C率，1C,2C,0.2C是电池放电速率：表示放电快慢的一种量度。所用的容量1小时放电完毕，称为1C放电；5小时放电完毕，则称为1/5=0.2C放电。一般可以通过不同的放电电流来检测电池的容量。关于24AH电池来说，2C放电电流为48A，0.5C放电电流为12A。

其充放电特性也较为稳定，以0.5C、1C、3C不同倍率放电时，放电容量下降不到5%，电压在放电过程中有着较大的稳定平台，大倍率放电情况下的稳定性关系着电动汽车在急加速、高速等大功率需求工况下的性能表现，电压越稳定，车辆性能表现也越好，另外，这也可以解释为何电动汽车高速行驶时续航能力会减弱，电池在大功率输出时，实际放电容量会缩小。

磷酸铁锂离子电池也拥有良好的快充特性，3C倍率充电条件下，15分钟可以充电55%，30分钟充个电容量超过95%。注意这是实验室条件，另外仅仅只是一块20Ah，3.65V标称电压的单电池，与车用400V左右电压100Ah及以上容量的电池组不能相提并论，两者的充电功率相差百倍以上。

除了寿命长，充放电性能优秀之外，磷酸铁锂离子电池最大的优点是其安全性，磷酸铁锂的化学性质稳定，高温稳定性好，700-800℃才会开始发生分解，且在面对撞击、针刺、短路等情况时不会释出氧分子，不会出现剧烈的燃烧，安全性能高。

但是，磷酸铁锂离子电池的缺点在于其性能受温度影响大，尤其是低温环境下，放电能力和容量均会大幅度降低。此外，磷酸铁锂的能量密度较低，仅算电池的重量能量密度只有120Wh/kg，假如计算整个电堆，包括电池管理系统、散热等零部件的能量密度就更低了。远远不能达到国务院公布的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》明确提出电池模块的能量密度要求是大于150瓦时/公斤的要求。

三元锂离子电池指的是含有镍钴锰三种元素的过渡金属嵌锂氧化物符合材料正极的锂离子电池，可用通式表示为LiMnxNiyCo1-x-yO2（0<x<0.5,0<y<0.5）。这种材料综合了钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂三种材料的优点，形成了三种材料三相的共熔体系，由于三元协同效应其综合性能优于任一单组合化合物。重量能量密度能够达到200Wh/kg。

但是三元锂离子电池的安全性较差。三元锂离子电池热稳定性较差，250-300℃就会发生分解，遇到电池中可燃的电解液、碳材料后一点就着，出现的热量进一步加剧正极分解，在极短的时间内就会爆燃。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，存在自燃风险。因此，关于三元锂离子电池而言，其电池管理系统、散热系统就至关重要。