磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池熱穩(wěn)定性哪個好?
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,目前市場上的鋰電池主要是磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池這兩種,那么它們哪個熱穩(wěn)定性更好呢?
1、磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池的材料熱穩(wěn)定性對比
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。正如前文所述,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。
2、磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池的全電池熱穩(wěn)定性對比
在難以同時找到磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池結果對比情形下,只能大致看很多是測試數(shù)據(jù)的結果,不難看出:
(1)同一體系電池的熱穩(wěn)定性同SOC關系很大,SOC越高,電池的熱穩(wěn)定性越差;
(2)無論是從起始放熱溫度、最大放熱速率,還是最高溫度、放熱時間分析,LFP體系電池較NCA(NCM)體系電池有著明顯的熱穩(wěn)定性優(yōu)勢。
(3)從材料本身角度看,LFP較NCM和NCA顯然熱穩(wěn)定性更好;