如今,汽車行業正處于高速電氣化的過程中,汽車電池已經成為電動汽車中非常重要的一部分,這在相當程度上影響并決定了汽車的成本、里程、價格、穩定性和性。
因此,汽車電池的重要性超過了傳統燃油車的發動機。選擇哪種電池來確保電動汽車的良好性能已成為一個問題。三元鋰電池是電動汽車電池的主要電池材料之一。
在電動汽車領域,三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池是兩種主流。它們的物理和化學結構不同,所以材料的財產也不同,導致性能上的差異。
三元鋰電池的優點是能量密度高、低溫性能好、充放電密度高、電量估計準確,磷酸鐵鋰電池的優勢是成本低、穩定。
從材料本身的結構來看,三元材料在相同數量的鋰離子下具有更低的分子量,因此其比容量高于鐵鋰,電池的能量密度也更高。
三元材料的晶體結構是層狀的。在充放電過程中,Li+被嵌入到MO6的層間結構中(Mn=Ni,Mn,Co)。隨著鎳含量的增加,脫嵌Li+增加,三元材料的理論容量和電池能量密度增加。
磷酸鐵鋰晶體呈現三維網狀橄欖石結構,形成一維Li+傳輸通道,限制了Li+的擴散。同時,八面體FeO6是共頂點連接的,導致電子遷移率比三元層狀結構慢100-1000倍。
三元正極中的鋰離子可以在兩個不同的方向上移動,這使得電池比鋰鐵更強大,充電和放電能力更強。
磷酸鐵鋰電池的使用壽命與其使用溫度息息相關,使用溫度過低或者過高在其充放電過程及使用過程均產生極大不良隱患。尤其在中國北方電動汽車上使用,在秋冬季磷酸鐵鋰電池無法正常供電或供電電源過低,需調節其工作環境溫度保持其性能。國內解決磷酸鐵鋰電池恒溫工作環境需考慮空間限制問題,較普遍的解決方案是使用氣凝膠氈作為保溫層。