磷酸铁锂和三元锂电池怎样区别是什么

【太平洋汽车网】利用相同的电池结构，分别选用三元材料与磷酸铁锂材料制作电池，进行不同条件下放电、充电及循环测试，三元材料在充电倍率、放电倍率、不同温度放电性能上具有优势，而磷酸铁锂材料在循环性能上更优，1C循环5000次后仍能保持80%以上的初始容量。

锂离子电池；三元材料；磷酸铁锂锂离子电池经过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PP25μm。

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7.2Ah、1.06mΩ、361g；三元材料平均电池8.6Ah、1.12mΩ、360g。

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

2）°C。

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。

（图/文/摄：太平洋汽车网问答叫兽）

主要包括：锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物和聚阴离子正极材料系列。

1.锂钴氧化物

锂钴氧化物是现阶段商品化锂离子电池中应用最成功、最广泛的正极材料。其在可逆性、放电容量、充放电效率和电压稳定方面是比较好的。

2.锂镍氧化物

镍酸锂（LiNiO2）为立方岩盐结构，与LiCoO2相同，但其价格比LiCoO2低。LiNiO2理论容量为276mAh/g，实际比容量为140~180mAh/g，工作电压范围为2.5V~4.2V，无过充或过放电的限制，具有高温稳定性好，自放电率低，无污染，是继LiCoO2之后研究得较多的层状化合物。但LiNiO2作为锂离子电池正极材料存在以下问题亟待研究解决。

3.锂锰氧化物

我国锰资源储量丰富，而且锰无毒，污染小，因此层状结构的LiMnO2和尖晶石型的LiMn2O4都成为了正极材料研究的热点。

4.锰镍钴复合氧化物

层状锰镍钴复合氧化物正极材料综合了LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2 三种层状材料的优点，其综合性能优于以上任一单一组分正极材料，存在明显的三元协同效应：通过引入Co，能够减少阳离子混合占位情况，有效稳定材料的层状结构；通过引入Ni，可提高材料的容量；

5.锂钒氧化物

钒为多价态金属，与锂可形成多种氧化物，主要包括层状的LiVO2、LixV2O4、Li1+xV3O8和尖晶石型LiV2O4、反尖晶石型LiVMO4(M=Ni，Co)。

6.锂铁氧化物

随着锂二次电池的出现，人们对可脱嵌锂离子的层状LiFeO2就进行了许多深入的研究。但由于Fe4+/Fe3+电对的Fermi能级与Li+/Li的相隔太远，而Fe3+/Fe2+电对又与Li+/Li的相隔太近，因此层状LiFeO2一直未能得到应用。

三元锂电池，采用的就是以其正极材料来命名，因为其正极材料包含了镍、钴、锰/铝三种金属元素，因此得名“三元”。需注意的是，钛酸锂电池是个例外，虽然其正极也有三种金属元素，但其负极是钛酸锂而不是一般的石墨，所以不属于一般的三元锂电池

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