钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和聚合物锂电池安全性比较

来源：存能电气  日期：2020-02-19 16:11  浏览量：次

钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和聚合物锂电池安全性比较。很多客户对于动力电池的安全性产生了诸多争议，相比钴酸锂、聚合物锂电池和锰酸锂电池来说，磷酸铁锂电池最为明显的优势就是极高的安全系数、支持快速充电（大电流充电）和更宽广的工作温度范围。

从目前使用的锂离子电池主流技术来看，主要有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂电池和聚合物锂电池几种类型，它们的不同材料和结构特点会对电池制备技术与使用造成影响，从而带来的安全性也有不同。

一、钴酸锂电池：钴酸锂电池安全性差，成本非常高，主要用于中小型号电芯，广泛应用于笔记本电脑、手机、MP3/4等小型电子设备中，标称电压3.7V。

在制备上的最大特点是，在充满电后，仍有大量的锂离子留在正极。也就是说，负极上容纳不了更多的附着在正极上的锂离子，但在过充状态下，正极上多余的锂离子仍会向负极游动，因不能完全容纳便会在负极上形成金属锂，由于这种金属锂是树枝状的晶体，因而被称为枝晶，枝晶一旦形成，就会给刺穿隔膜提供机会，隔膜刺穿将形成内部短路。

由于电解液的主要成分是碳酸脂，闪电和沸点较低，这样，在温度较高的情况下就会燃烧甚至爆炸。控制锂枝晶的形成在小容量锂电池上比较容易，因此，钴酸锂电池目前仅限于便携式电子设备等小容量电池，而不能用于动力电池。

二、聚合物锂电池：在实际可用的理论比能量上有极大的提高，相对于钴酸锂电池，可以更好地发挥高容量作用，但从材料上来说，聚合物锂电池也采用钴酸锂和有机电解液，所以并未根本解决安全性问题。从使用角度来看，电池如果发生短路将产生过大电流。聚合物锂电池的电解液为胶体，不易泄漏，也就排除了漏液的可能性，但将因此发生更猛烈的燃烧，因此，自燃是聚合物锂电池的最大隐患。

聚合物锂电池在结构上采用铝塑软包装，有别于液态电芯的金属外壳，一旦发生安全隐患，液态电芯容易爆炸，而聚合物电芯最多只会气鼓。

三、锰酸锂电池：锰酸锂电池的材料具有一定的优点，它可以保证在满电状态下，正极的锂离子可以完全嵌入到负极炭孔中，而不是象钴酸锂那样会在正极有一定残留，这就从根本上避免了枝晶的产生。因为，锰酸锂稳固的结构使其氧化性能远远低于钴酸锂，即使外部短路(而非内部短路)，也基本能避免析出金属锂引发燃烧和爆炸。

锰酸锂电池不仅有着巨大的市场空间，还有着巨大的技术发展空间。相比三元材料、磷酸铁锂等正极材料，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。

四、磷酸铁锂电池：这是一种理想的动力电池，可用于电动工具和动力汽车等，磷酸铁锂电池的理论容量是170mAh/g，做成材料的实际可达容量为160mAh/g。在安全性上，磷酸铁锂晶体中的P-O键稳固，难以分解，即便在高温或过充时也不会像钴酸锂一样结构崩塌发热或是形成强氧化性物质，因此拥有良好的安全性。磷酸铁锂电池热峰值可达350℃-500℃，而锰酸锂和钴酸锂电池只在200℃左右。

磷酸铁锂电池的安全性能非常好，不容易发生燃烧爆炸等危险．再配以合理的结构设计，其安全性进一步得到了提高，因此电池在撞击、针刺、短路等情况下均不发生燃烧和爆炸。

锂电池安全性评估方法

锂电池安全性评估仪器

在锂电池安全性研究中，量热仪是最主要的使用仪器。最常用的量热仪是加速量热仪，ARC是联合国推荐使用的用于危险品评估的新型热分析仪器，可以提供绝热条件下化学反应的时间-温度-压力数据。

ARC安全性评估方法

ARC通过精确的温度跟踪，避免被测样品与环境的热量交换，从而可以提供一个近似绝热的环境，主要对被测样品的放热行为进行测试分析。除了测试热失控，利用ARC可以提供绝热环境的特点，将ARC与直流恒流源、充放电设备联用，可以测试电池的比热容及充放电过程的绝热温升。

锂电池的安全性是动力电池最关注的问题之一。电池的安全性和电池组的设计、滥用条件有很大关系。对于单体电池来讲，安全性除了和正极材料有关，与负极，隔膜以及电解液都有很大关系。

总结：以上就是钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和聚合物锂电池安全性比较，个人浅见，锂电池的安全性，需要从电芯、PACK、系统、功能安全这4个层面去考察。如果锂电池的安全性得不到根本解决，在市场上的销售一定会走得磕磕绊绊。