鋰離子電池經(jīng)過30年的發(fā)展，比能量、比功率等性能有較大的提高，已成功應(yīng)用于汽車上。受電池比能量限制，純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程有限，是制約發(fā)展的瓶頸，國(guó)外汽車廠近期規(guī)劃以開發(fā)混合動(dòng)力汽車為主。目前應(yīng)用于鋰離子電池的正極材料主要有錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、三元材料等材料，目前使用的功率型電池正極主要選用磷酸鐵鋰和三元兩種材料。本文采用相同的電池殼蓋、負(fù)極材料及內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分別制作磷酸鐵鋰和三元兩種正極材料的電池，比較兩種電池的比能量、比功率、循環(huán)、高低溫特性等性能，對(duì)比分析兩種電池性能差異。

1、實(shí)驗(yàn)

1.1實(shí)驗(yàn)材料選擇

正極材料磷酸鐵鋰和鎳鈷錳配比為1∶1∶1的三元材料，負(fù)極選用MCMB，電解液選用EC、PC、EMC和DEC組成的混合溶劑，電解質(zhì)為L(zhǎng)iPF6作為鋰鹽，隔膜選用單層PP25μm。

1.2多孔膜電極與復(fù)合薄膜電極的制備

采用方形鋁殼LP2770102電池的殼、蓋及內(nèi)部相同的多極耳卷繞結(jié)構(gòu)，按照電池制作工藝分別制作正極材料為磷酸鐵鋰和三元材料的兩種電池。得到磷酸鐵鋰電池平均容量、內(nèi)阻、質(zhì)量分別為7.2Ah、1.06mΩ、361g；三元材料平均電池8.6Ah、1.12mΩ、360g。

1.3分析與測(cè)試

測(cè)試條件為：三元材料電池充放電電壓控制范圍為2.5~4.2V，1C=7.5A，磷酸鐵鋰材料電池充放電電壓控制范圍為2.0～3.65V，1C=6.5Ah，無特殊說明測(cè)試溫度為(25±2)℃。

2、結(jié)果與討論

2.1放電性能測(cè)試

從圖1與表1可得出，相同體積電池，正極使用三元材料比使用磷酸鐵鋰材料放電容量高19.4%，比能量高37.5%，放電比功率高39.7%。由于三元材料質(zhì)量比容量、壓實(shí)密度均高于磷酸鐵鋰材料，所以使用三元材料電池放電有較大優(yōu)勢(shì)。

三元聚合物鋰電池是指正極材料使用鎳鈷錳酸鋰（Li（NiCoMn）O2）三元正極材料的鋰電池，三元復(fù)合正極材料前驅(qū)體產(chǎn)品，是以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為原料,里面鎳鈷錳的比例可以根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整，三元材料做正極的電池相對(duì)于鈷酸鋰電池安全性高，但是電壓太低，用在手機(jī)上（手機(jī)截止電壓一般在3.0V左右）會(huì)有明顯的容量不足的感覺。[1]

三元聚合物鋰電池是指正極材料使用鋰鎳鈷錳三元正極材料的鋰電池，鋰離子電池的正極材料有很多種，主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。目前三元材料的電芯代替了之前廣泛使用的鈷酸鋰電芯，在筆記本電池領(lǐng)域廣泛使用。

標(biāo)稱容量：1250mAh

標(biāo)準(zhǔn)放電持續(xù)電流：0.2C

最大放電持續(xù)電流：1C

放電：-10~60℃

產(chǎn)品尺寸：MAX9.5*35*52mm

成品內(nèi)阻：≤150mΩ

引線型號(hào)：國(guó)標(biāo)線UL1007/24#，線長(zhǎng)55mm

保護(hù)參數(shù)：過充保護(hù)電壓/每串4.325±0.025V

過放保護(hù)電壓2.5±0.05V

過流值：2~6A或3-8A

在容量與安全性方面比較均衡的材料，循環(huán)性能好于正常鈷酸鋰，前期由于技術(shù)原因其標(biāo)稱電壓只有3.5-3.6V，在使用范圍方面有所限制，但到目前，隨著配方的不斷改進(jìn)和結(jié)構(gòu)完善，電池的標(biāo)稱電壓已達(dá)到3.7V，在容量上已經(jīng)達(dá)到或超過鈷酸鋰電池水平。

全球5大電芯品牌SANYO，PANASONIC，SONY，LG，SAMSUNG已推出三元材料的電芯，相當(dāng)部分的筆記型電池線都用三元材料的電芯替換了之前的鈷酸鋰電芯，SANYO，SAMSUNG柱式電池方面更是全面停產(chǎn)鈷酸鋰電芯轉(zhuǎn)向三元電芯的制造，目前國(guó)內(nèi)外小型的高倍率動(dòng)力電池大部分使用三元正極材料。