当前位置:首页 > 消费与科技

用数据说话:磷酸铁锂和三元锂电池谁更胜一筹?

网络8年前 (2018-01-02)消费与科技2614

本文采用相同的电池壳盖、负极材料及内部结构设计,分别制作磷酸铁锂和三元两种正极材料的电池,比较两种电池的比能量、比功率、循环、高低温特性等性能,对比分析两种电池性能差异。

锂离子电池经过30年的发展,比能量、比功率等性能有较大的提高,已成功应用于汽车上。受电池比能量限制,纯电动汽车续航里程有限,是制约发展的瓶颈,国外汽车厂近期规划以开发混合动力汽车为主。目前应用于锂离子电池的正极材料主要有锰酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂、三元材料等材料,目前使用的功率型电池正极主要选用磷酸铁锂和三元两种材料。本文采用相同的电池壳盖、负极材料及内部结构设计,分别制作磷酸铁锂和三元两种正极材料的电池,比较两种电池的比能量、比功率、循环、高低温特性等性能,对比分析两种电池性能差异。

1 实验

1.1 实验材料选择

正极材料磷酸铁锂和镍钴锰配比为1∶1∶1 的三元材料,负极选用MCMB,电解液选用EC、PC、EMC 和DEC 组成的混合溶剂,电解质为LiPF6 作为锂盐,隔膜选用单层PP25 μm。

1.2 多孔膜电极与复合薄膜电极的制备

采用方形铝壳LP2770102 电池的壳、盖及内部相同的多极耳卷绕结构,按照电池制作工艺分别制作正极材料为磷酸铁锂和三元材料的两种电池。得到磷酸铁锂电池平均容量、内阻、质量分别为7.2 Ah、1.06 mΩ、361 g;三元材料平均电池8.6 Ah、1.12 mΩ、360 g。

1.3 分析与测试

测试条件为:三元材料电池充放电电压控制范围为2.5~4.2 V,1 C =7.5 A,磷酸铁锂材料电池充放电电压控制范围为2.0~3.65 V,1 C =6.5 Ah,无特殊说明测试温度为(25±2)℃。

2 结果与讨论

2.1 放电性能测试

从图1 与表1 可得出,相同体积电池,正极使用三元材料比使用磷酸铁锂材料放电容量高19.4%,比能量高37.5%,放电比功率高39.7%。由于三元材料质量比容量、压实密度均高于磷酸铁锂材料,所以使用三元材料电池放电有较大优势。

(a)三元材料电池放电曲线

(b)磷酸铁锂电池放电曲线

表1 电池放电数据

2.2 充电性能比较

从图2 和表2 可见,三元材料电池与磷酸铁锂材料电池在不大于10 C 充电时,恒流充电容量/ 总容量比例无明显差距,10 C 以上倍率充电时,磷酸铁锂电池恒流充电容量/ 总容量比例较小,充电倍率越大,恒流充电容量/ 总容量比例与三元材料电池差距越明显,这主要与磷酸铁锂在30%~80%SOC 是电压变化较小有关,如负极使用软碳或硬碳,磷酸铁锂电池大倍率充电性能够达到三元电池的水平。

用数据说话:磷酸铁锂和三元锂电池谁更胜一筹? 消费与科技 第1张

(a)三元材料电池充电曲线

用数据说话:磷酸铁锂和三元锂电池谁更胜一筹? 消费与科技 第2张

(b)磷酸铁锂电池充电曲线

用数据说话:磷酸铁锂和三元锂电池谁更胜一筹? 消费与科技 第3张

表2 电池的充电数据

2.3 循环性能比较

图3 中三元材料电池循环3 900 次剩余容量66%,磷酸铁锂电池循环5 000 次剩余容量84%,循环寿命比三元材料电池,磷酸铁锂电池优势明显。按照剩余容量/ 初始容量=80%作为测试结束点,目前三元材料电池实验室1 C 循环寿命在2 500 次左右,磷酸铁锂电池实验室1 C 循环寿命在3 500 次以上,部分达到5 000 次以上。

用数据说话:磷酸铁锂和三元锂电池谁更胜一筹? 消费与科技 第4张

电池循环曲线

2.4 不同温度放电测试

不同温度电池的放电比较如图4 所示。在55 ℃条件下放电,三元材料电池与磷酸铁锂在常温下比较,放电容量都没有差别,-20 ℃条件下放电,三元材料电池放电容量/ 常温容量比例比磷酸铁锂电池高15%,如表3 所示。

用数据说话:磷酸铁锂和三元锂电池谁更胜一筹? 消费与科技 第5张

(a)三元材料电池不同温度放电曲线

用数据说话:磷酸铁锂和三元锂电池谁更胜一筹? 消费与科技 第6张

(b)磷酸铁锂电池不同温度放电曲线

用数据说话:磷酸铁锂和三元锂电池谁更胜一筹? 消费与科技 第7张

表3 电池的放电数据

3 结论

本文通过制作相同结构的电池,得出三元材料与磷酸铁锂材料在HEV 电池应用优缺点,三元材料在电池比能量、比功率、大倍率充电、低温性能等方面有优势,循环性能方面则是磷酸铁锂材料优势明显,在安全方面磷酸铁锂电池也优于三元材料。在选用电池时可根据不同用途选择,如大巴车空间较大,对电池比能量和比功率要求相对较低,可选择磷酸铁锂材料电池,发挥其循环性能好的特性,轿车空间有限,电池用量小,则选用高比能量与高比功率三元材料电池更为合适。

文章来源:天津力神


访问无忧岛网站,请使用谷歌和苹果浏览器!部分浏览器访问本站可能会造成内容页面的缺失

分享给朋友:

相关文章

超频后的i3-7350K 单线程性能比肩旗舰产品!

超频后的i3-7350K 单线程性能比肩旗舰产品!

Intel Kaby Lake 处理器已经正式发布了一段时间,此前媒体和玩家关注的消息也一一得到了解答,Intel 确实推出了一款支持超线程技术的奔腾 G4560 处理器以及一款支持超频的 i3-73…

蘋果 iPhone X 腮紅金版傳明年農曆新年推出

蘋果 iPhone X 腮紅金版傳明年農曆新年推出

在 iPhone X 正式發表之前,一般都相信蘋果會推出黑白金三款顏色,但最後出來只有黑白兩色。有消息指,蘋果將會在明年農曆新年期間推出「腮紅金」色主機。© 由 Unwire.HK 提供  …

毫無預警 Google 突然停售 Pixel C 平板

毫無預警 Google 突然停售 Pixel C 平板

   Google 的 Pixel C 無法衝擊被 Apple iPad 主宰著的平板市場,日前終於黯然退場,Google 正式在官方商店將之停售。這款 2015 年底上市,擁有…

关于全面屏:三星设了一个圈套,国产全都被套牢

关于全面屏:三星设了一个圈套,国产全都被套牢

都说今年是全面屏的元年,各大品牌全面发力18:9屏,可大家想没想过背后最大的赢家是谁?小米占据了全面屏至高点是为引领者,华为全面推行全面屏是为销量赢家,OPPO与vivo主打全面屏是为销量,但是背后最…

2G网络要关了?GSM退网之后,会对用户产生什么影响?

2G网络要关了?GSM退网之后,会对用户产生什么影响?

如今的智能手机之所以能够实现流畅的上网、看视频、远程语音等功能,除了手机基带芯片技术的不断革新之外,还有运营商网络制式的巨大进步在做后盾。2G网络打电话、3G网络能上网、4G网络能看视频,随着网络制式…

功能完整,泛用性極高且低成本的企業管理利器:Brother QL-820NWB 高速無線標籤列印機深度評測!

功能完整,泛用性極高且低成本的企業管理利器:Brother QL-820NWB 高速無線標籤列印機深度評測!

說到了標籤機,對於許多重視生活管理、以及個人風格的使用者來說,應該都不陌生,而標籤機在商用領域上的發展也十分成熟,包括常見的商品庫存、物流管理與餐飲產業…等領域,都有不少企業已經導入標籤機來協助相關管…

一次性解決都市綠地、淹水和停車場不足等問題,《Third Nature 》發表遇豪雨可漂浮的停車場!

一次性解決都市綠地、淹水和停車場不足等問題,《Third Nature 》發表遇豪雨可漂浮的停車場!

都市人口和汽車數量都在逐年飆升,當都市遭遇豪雨侵害與颱風侵襲時,電視新聞上時不時就有車子泡水報廢的消息,為此,來自丹麥的築設團隊《Third Nature》想出一套結合綠地與停車場、滯洪池的建築設計,…

乐视电视的生死局

乐视电视的生死局

编者按:2016年11月,乐视手机供应链欠款危机爆发,从而引发乐视体系资金链断裂。此后,乐视负面新闻不断,债务问题愈演愈烈。剧烈动荡接踵而至。2017年7月,乐视系3家公司及乐视网董事长贾跃亭夫妇的1…

一个“解放双手”的行李箱!除了能自动平衡还要做你的“跟屁虫”

一个“解放双手”的行李箱!除了能自动平衡还要做你的“跟屁虫”

行李箱界的“忠犬”,时刻 follow 你的步伐。外出旅行或出差时,总免不了需要带上行李箱。或许,很多人幻想过自己的双手能够得到解放 —— 不必手推行李箱它就能自己前进。目前,一家中国公司正推出一款可…

发表评论

访客

◎欢迎参与讨论,请在这里发表您的看法和观点。