鉅大LARGE | 點擊量:4477次 | 2020年11月10日
鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和聚合物鋰離子電池哪種更安全?
一、鈷酸鋰離子電池:鈷酸鋰離子電池安全性差,成本非常高,重要用于中小型號電芯,廣泛應(yīng)用于筆記本電腦、手機、MP3/4等小型電子設(shè)備中,標稱電壓3.7V。
在制備上的最大特點是,在充滿電后,仍有大量的鋰離子留在正極。也就是說,負極上容納不了更多的附著在正極上的鋰離子,但在過充狀態(tài)下,正極上多余的鋰離子仍會向負極游動,因不能完全容納便會在負極上形成金屬鋰,由于這種金屬鋰是樹枝狀的晶體,因而被稱為枝晶,枝晶一旦形成,就會給刺穿隔膜供應(yīng)機會,隔膜刺穿將形成內(nèi)部短路。
由于電解液的重要成分是碳酸脂,閃電和沸點較低,這樣,在溫度較高的情況下就會燃燒甚至爆炸??刂其囍У男纬稍谛∪萘夸囯x子電池上比較容易,因此,鈷酸鋰離子電池目前僅限于便攜式電子設(shè)備等小容量電池,而不能用于動力鋰電池。
二、聚合物鋰離子電池:在實際可用的理論比能量上有極大的提高,相關(guān)于鈷酸鋰離子電池,可以更好地發(fā)揮高容量用途,但從材料上來說,聚合物鋰離子電池也采用鈷酸鋰和有機電解液,所以并未根本解決安全性問題。從使用角度來看,電池假如發(fā)生短路將出現(xiàn)過大電流。聚合物鋰離子電池的電解液為膠體,不易泄漏,也就排除了漏液的可能性,但將因此發(fā)生更猛烈的燃燒,因此,自燃是聚合物鋰離子電池的最大隱患。
聚合物鋰離子電池在結(jié)構(gòu)上采用鋁塑軟包裝,有別于液態(tài)電芯的金屬外殼,一旦發(fā)生安全隱患,液態(tài)電芯容易爆炸,而聚合物電芯最多只會氣鼓。
三、錳酸鋰離子電池:錳酸鋰離子電池的材料具有一定的優(yōu)點,它可以保證在滿電狀態(tài)下,正極的鋰離子可以完全嵌入到負極炭孔中,而不是象鈷酸鋰那樣會在正極有一定殘留,這就從根本上防止了枝晶的出現(xiàn)。因為,錳酸鋰穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)使其氧化性能遠遠低于鈷酸鋰,即使外部短路(而非內(nèi)部短路),也基本能防止析出金屬鋰引發(fā)燃燒和爆炸。
錳酸鋰離子電池不僅有著巨大的市場空間,還有著巨大的技術(shù)發(fā)展空間。相比三元材料、磷酸鐵鋰等正極材料,錳酸鋰具有資源豐富、成本低、無污染、安全性好、倍率性能好等優(yōu)點,是理想的動力鋰電池正極材料。
四、磷酸鐵鋰離子電池:這是一種理想的動力鋰電池,可用于電動工具和動力汽車等,磷酸鐵鋰離子電池的理論容量是170mAh/g,做成材料的實際可達容量為160mAh/g。在安全性上,磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵穩(wěn)固,難以分解,即便在高溫或過充時也不會像鈷酸鋰相同結(jié)構(gòu)崩塌發(fā)熱或是形成強氧化性物質(zhì),因此擁有良好的安全性。磷酸鐵鋰離子電池熱峰值可達350℃-500℃,而錳酸鋰和鈷酸鋰離子電池只在200℃左右。
磷酸鐵鋰離子電池的安全性能非常好,不容易發(fā)生燃燒爆炸等危險.再配以合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計,其安全性進一步得到了提高,因此電池在撞擊、針刺、短路等情況下均不發(fā)生燃燒和爆炸。
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