鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和聚合物鋰電池安全性比較

來源：存能電氣  日期：2020-02-19 16:11  瀏覽量：次

鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和聚合物鋰電池安全性比較。很多客戶對于動力電池的安全性產生了諸多爭議，相比鈷酸鋰、聚合物鋰電池和錳酸鋰電池來說，磷酸鐵鋰電池最為明顯的優勢就是極高的安全系數、支持快速充電（大電流充電）和更寬廣的工作溫度范圍。

從目前使用的鋰離子電池主流技術來看，主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰電池和聚合物鋰電池幾種類型，它們的不同材料和結構特點會對電池制備技術與使用造成影響，從而帶來的安全性也有不同。

一、鈷酸鋰電池：鈷酸鋰電池安全性差，成本非常高，主要用于中小型號電芯，廣泛應用于筆記本電腦、手機、MP3/4等小型電子設備中，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，就會給刺穿隔膜提供機會，隔膜刺穿將形成內部短路。

由于電解液的主要成分是碳酸脂，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。控制鋰枝晶的形成在小容量鋰電池上比較容易，因此，鈷酸鋰電池目前僅限于便攜式電子設備等小容量電池，而不能用于動力電池。

二、聚合物鋰電池：在實際可用的理論比能量上有極大的提高，相對于鈷酸鋰電池，可以更好地發揮高容量作用，但從材料上來說，聚合物鋰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，電池如果發生短路將產生過大電流。聚合物鋰電池的電解液為膠體，不易泄漏，也就排除了漏液的可能性，但將因此發生更猛烈的燃燒，因此，自燃是聚合物鋰電池的最大隱患。

聚合物鋰電池在結構上采用鋁塑軟包裝，有別于液態電芯的金屬外殼，一旦發生安全隱患，液態電芯容易爆炸，而聚合物電芯最多只會氣鼓。

三、錳酸鋰電池：錳酸鋰電池的材料具有一定的優點，它可以保證在滿電狀態下，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，這就從根本上避免了枝晶的產生。因為，錳酸鋰穩固的結構使其氧化性能遠遠低于鈷酸鋰，即使外部短路(而非內部短路)，也基本能避免析出金屬鋰引發燃燒和爆炸。

錳酸鋰電池不僅有著巨大的市場空間，還有著巨大的技術發展空間。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、倍率性能好等優點，是理想的動力電池正極材料。

四、磷酸鐵鋰電池：這是一種理想的動力電池，可用于電動工具和動力汽車等，磷酸鐵鋰電池的理論容量是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鍵穩固，難以分解，即便在高溫或過充時也不會像鈷酸鋰一樣結構崩塌發熱或是形成強氧化性物質，因此擁有良好的安全性。磷酸鐵鋰電池熱峰值可達350℃-500℃，而錳酸鋰和鈷酸鋰電池只在200℃左右。

磷酸鐵鋰電池的安全性能非常好，不容易發生燃燒爆炸等危險．再配以合理的結構設計，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生燃燒和爆炸。

鋰電池安全性評估方法

鋰電池安全性評估儀器

在鋰電池安全性研究中，量熱儀是最主要的使用儀器。最常用的量熱儀是加速量熱儀，ARC是聯合國推薦使用的用于危險品評估的新型熱分析儀器，可以提供絕熱條件下化學反應的時間-溫度-壓力數據。

ARC安全性評估方法

ARC通過精確的溫度跟蹤，避免被測樣品與環境的熱量交換，從而可以提供一個近似絕熱的環境，主要對被測樣品的放熱行為進行測試分析。除了測試熱失控，利用ARC可以提供絕熱環境的特點，將ARC與直流恒流源、充放電設備聯用，可以測試電池的比熱容及充放電過程的絕熱溫升。

鋰電池的安全性是動力電池最關注的問題之一。電池的安全性和電池組的設計、濫用條件有很大關系。對于單體電池來講，安全性除了和正極材料有關，與負極，隔膜以及電解液都有很大關系。

總結：以上就是鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和聚合物鋰電池安全性比較，個人淺見，鋰電池的安全性，需要從電芯、PACK、系統、功能安全這4個層面去考察。如果鋰電池的安全性得不到根本解決，在市場上的銷售一定會走得磕磕絆絆。