由于Ni2+(0.069nm)和Li+(0.076nm)的半徑彼此接近,高溫下隨著三元共聚物燒結材料中鎳含量的增加,Li和Ni混合的概率迅速增加,這使得Li+的脫intercalation困難,導致材料的比容量和循環財產降低,難以逆轉。
此外,隨著鎳含量的增加,材料中Ni3+的不穩定比例增加,這傾向于與空氣中的水分和二氧化碳發生反應,加劇了比容量和循環性能的損失。
相反,磷酸鐵鋰的P-O化學鍵相對穩定,只有在溫度達到700-800攝氏度時才會分解。即使電池變形和損壞,氧分子也不會釋放,并會發生劇烈燃燒。因此,鋰鐵電池具有更好的穩定性和性能。
通過比較三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池的性能差異,發現三元正極由于與鋰鐵的橄欖石結構相比,其低溫性能也優于鋰鐵。
在零下20℃下,三元鋰電池的釋放容量比鐵鋰電池高15pct。這種性能差異將使配備三元鋰電池的汽車在冬季擁有比鐵鋰電池更好的續航里程。
由于其更穩定的晶格結構,鋰鐵材料在高溫下的性和穩定性方面具有明顯的優勢。同時,鐵鋰的穩定結構也帶來了比三元更高的第 一效應和循環壽命。
從理論上講,如果三元鋰和磷酸鐵鋰電池按一定比例串聯在一起,就可以得到各方面相對均衡的電池。而串聯后,由于電池系統具有更好的鐵鋰電池的耐熱性,如果熱失控,鐵鋰電池也可以在一定程度上阻斷熱傳導。
然而,尚未生產出此類系列產品,這意味著這種理論上可行的解決方案在實踐中遇到了巨大且無法解決的問題。
進入新能源時代,以磷酸鐵鋰電池取代鉛酸電池作為啟動電池形式,歷經十余年研發和技術創新,率先使用磷酸鐵鋰電池實現整車無鉛化。借助其在電池領域的優勢資源和技術儲備,迅速開發出磷酸鐵鋰汽車啟動電池。雖然成本比鉛酸電池高,但解決了鉛酸電池作為汽車啟動電池帶來的各種問題。