磷酸锰铁锂与磷酸铁锂对比有哪些优缺点?
磷酸铁锂是一种锂离子电池电极材料,化学式为LiFePO4(简称LFP),主要用于各种锂离子电池。磷酸铁锂具有有序规整的橄榄石型结构,其中的锂离子具有一维可移动性。充放电过程中可以可逆的脱出和嵌入。
磷酸铁锂起步较早,技术发展较为成熟,其核心优势是价格低廉,环境友好、较高的安全性能、较好的结构稳定性与循环性能。劣势在于低温性能差、能量密度低。
磷酸铁锂与磷酸锰铁锂的参数对比
磷酸锰铁锂属于磷酸铁锂与磷酸锰锂混掺的产物,与磷酸铁锂结构相同,均为有序规整的橄榄石型结构。磷酸锰铁锂与磷酸铁锂具有相同的低成本、高安全性能,高热稳定性,针刺、过充不发生自燃,寿命长、安全无爆炸风险的优点,可以说是兼具磷酸铁锂和磷酸锰锂优点,同时还可以弥补了磷酸铁锂能量密度低的短板,因此也被誉为“磷酸铁锂的升级版”。
磷酸铁锂与磷酸锰铁锂的参数对比
1.电池能量密度更大且续航能力更强。
磷酸锰铁锂理论容量与磷酸铁锂相同,为170mAh/g;但磷酸锰铁锂相对于Li/Li的电极电势为4.1V,远高于磷酸铁锂的3.4V,且位于有机电解液体系的稳定电化学窗口,相比磷酸铁锂提升了0.7V,平台电压提升了20%,从而促使在相同体积质量下的磷酸锰铁锂的能量密度从578Wh/kg提升到697Wh/kg。
2. 制造成本更低。
磷酸锰铁锂与磷酸铁锂材料用量的主要区别在于所需锰源的用量变化,每kWh的磷酸铁锂正极需要铁源0.61kg,而每kWh的磷酸锰铁锂正极需要铁源0.13kg+锰源0.38kg。
磷酸锰铁锂的缺陷
磷酸锰铁锂和磷酸铁锂对比,磷酸锰铁锂具有以下缺陷:
1、磷酸锰铁锂的循环寿命较短、充放电能力较差。磷酸锰铁锂中有锰元素的加入,锰的溶出会导致循环寿命变短,充放电能力和寿命变差。
2、磷酸锰铁锂的低电导率导致其容量难以发挥、且与电解质会发生副反应导致其材料的容量难以发挥。
磷酸锰铁锂正极材料电池作为一种实用新型锂电池,代表了电池未来发展的方向。它是迄今为止发明的最理想的动力电池。未来甚至会成为最廉价的动力电池,是电池产业未来发展的核心产品之一。相比其他动力电池有无可比拟的优势。
3、 磷酸锰铁锂技术升级不及预期: 现有的纳米化、离子掺杂、碳包覆等改性技术对磷酸锰铁锂电化学性能提升有限,实际能量密度与磷酸铁锂尚有差距,如果技术无法持续升级,可能导致推广低于预期。2) 磷酸锰铁锂成本下降不及预期: 目前工业化普遍采用的高温固相法产品性能较差难以实现对磷酸铁锂的替代,水热法生产产品性能优越但设备成本较高,若成本下降幅度低于预期,可能导致实际商用化应用受限。3) 颠覆性技术突破: 如富锂锰基正极、固态电池等技术出现颠覆性突破,可能会取代磷酸锰铁锂实现对现有产品的替代。
锂电池产业链
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锰酸锂电池和三元锂电池对比
锂电池厂家解析锰酸锂电池与三元锂电池哪个好?锰酸锂电池和三元锂电池作为锂电池家族的成员,都有各自的优点和缺点。在三元锂、锰酸锂、磷酸铁锂三大动力锂电池体系中,锰酸锂价格优势较为明显。随着三元材料在动力电池领域逐渐上量,锰酸锂以其高能量密度的优势逐渐超过了磷酸铁锂的市场份额。
锰酸锂电池:
锰酸锂电池的优点是倍率性能好,制备比较容易,成本较低。缺点是由于锰的溶解导致高温性能和循环性能不佳,通过掺杂铝和烧结造粒,高温性能和循环引得到了很大的提高,基本上能够满足实际使用。总的来说,锰酸锂电池成本低稳定性强低温性强,高温性能较差,衰减稍快。
锰酸锂这种尖晶石结构与它的这两个同类相比性格非常鲜明,即:优缺点均十分突出。其优点是:耐低温、倍率性能好、制备比较容易,缺点是:材料本身不稳定,需配以其它材料混合使用、高温性能差、循环性能差、衰减快。锰酸锂的这些缺点由锰的特性而来。不过,由于锰的广泛存在,使其具有明显的成本优势
锰酸锂是较有前景的锂离子正极材料之一,相比钴酸锂等传统正极材料,锰酸锂具有资源丰富、成本低、无污染、安全性好、倍率性能好等优点,是理想的动力电池正极材料,但其较差的循环性能及电化学稳定性却大大限制了其产业化。
锂电池厂家认为,锰酸锂电池如果能够保持其原有优势,并通过技术创新,提高循环次数,提升容量,增强高低温性能等,将在新能源市场细分领域占有一席之地。
锰酸锂有三种:
1.层状锰酸锂LiMnO2,理论容量285mA-h/g,电压平台4V。层状结构难合成,不稳定,极易生成Li2Mn204尖晶石结构而导致电压平台下降,稳定性差,容量不可逆衰减等。
2.高压尖晶石锰酸锂LiMn204,理论容量148mA-h/g,电压平台4.15。高温性能差,55℃以上容量衰减严重。也易生成Li2Mn204尖晶石结构而导致电压平台下降,稳定性差,容量不可逆衰减等。工业上锰酸鲤目前用的是这种。
3.尖晶石锰酸锂Li2Mn2O4,电压低(3V),客量低,循环差,都在研究如何避免这种东西产生。
三元锂电池:
三元锂电池能量密度高,循环性能好于正常钻酸锂。目前,随着配方的不断改进和结构完善,电池的标称电压已达到3.7V,在容量上已经达到或超过钻酸锂电池水平。三元材料动力锂电池主要有镍钻铝酸锂电池、镍钻锰酸锂电池等,高温结构不稳定,导致高温安全性差,且pH值过高易使单体胀气,进而引发故障,现时条件下造价也不低。
三元锂电池的优点是:体积更小、能力密度更高、耐低温、循环性能也更好,是新能源乘用车的主流。缺点:热稳定性较差,在250-300℃高温就会产生分解,并且三元锂材料的化学反应尤其强烈,一旦释放氧分子,在高温作用下电解液迅速燃烧,随即发生爆燃现象。
三元正极材料的锂电池,锂离子电池的正极材料有很多种,主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。三元材料综合了钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂三类材料的优点,具有容量高、成本低、安全性好等优异特性,其在小型锂电中逐步占据一定的市场份额,并在动力锂电领域具有良好的发展前景。
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