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磷酸铁锂电池与三元锂电池热稳定性哪个好?

锂电池的热稳定性好坏直接影响其在实际应用中的安全性能,也就是说热稳定性越好,使用过程越不容易发生自燃或爆炸事故,目前市场上的锂电池主要是磷酸铁锂电池和三元锂电池这两种,那么它们哪个热稳定性更好呢?

三元锂电池

1、磷酸铁锂电池与三元锂电池的材料热稳定性对比

三元锂电池从层状相到尖晶石相的相转变温度分别为245℃、235℃、185℃和135℃,尖晶石相存在的温度区间逐步缩减,表明随着Ni含量提高NCM热稳定性逐渐降低。更为重要的是,从NCM523到NCM811,材料的热稳定性呈现急剧降低的趋势。伴随材料相转变,大量的氧被释放出来。可以看到NCM811的氧释放量最大,是其他几款材料的数倍之多。目前的研究表明,在全电池体系中NCM相转变往往发生在颗粒表层,且释放的氧会以高活性的单线态氧1O2形式存在,后者同电解液反应既会释放大量热量,还会产生大量气体,从而进一步恶化电池安全。

磷酸铁锂电池在温度至少高于230℃条件下才会出现显著的失重,由此表明LFP具有良好的热稳定性。正如前文所述,橄榄石结构的LFP的良好热稳定性源于其结构中磷酸基,Fe-P-O键远强于层状结构NCM中的Ni-O、Co-O和Mn-O键,因此LFP较NCM有着更好的热稳定性。

2、磷酸铁锂电池与三元锂电池的全电池热稳定性对比

在难以同时找到磷酸铁锂电池与三元锂电池结果对比情形下,只能大致看很多是测试数据的结果,不难看出:

(1)同一体系电池的热稳定性同SOC关系很大,SOC越高,电池的热稳定性越差;

(2)无论是从起始放热温度、最大放热速率,还是最高温度、放热时间分析,LFP体系电池较NCA(NCM)体系电池有着明显的热稳定性优势。

(3)从材料本身角度看,LFP较NCM和NCA显然热稳定性更好;

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