金属杂质在磷酸铁锂和三元电池中对电池的影响是一样的吗？

2025-06-12 14:38

金属杂质在磷酸铁锂（LFP）和三元（NCM）电池中的影响存在显著差异。

1. 影响机理的差异

三元电池（NCM）：三元材料（如LiNi.Co.Mn.O）的电压平台较高（通常≥3.8 V），金属杂质（如Cu、不锈钢）在高压下更易氧化溶解，通过电解液迁移至负极析出，形成金属枝晶，导致化学短路。铜杂质在三元电池中影响尤为显著，需更长的老化时间以筛选自放电电池。

磷酸铁锂（LFP）： LFP的电压平台较低（约3.4 V），金属杂质溶解的驱动力较弱，但仍可能通过物理刺穿隔膜导致短路。研究显示，LFP电池中金属杂质（如Fe）的溶出速度较慢，且对自放电的影响程度低于三元体系。

2. 自放电与安全性的差异

三元电池：金属杂质（尤其是Cu）在三元电池中易引发严重自放电，甚至导致24小时内短路。不锈钢杂质在高电压（≥3.90 V）下需更长的老化时间。

添加不同金属杂质的三元锂电池自放电（K值）曲线

磷酸铁锂： LFP因结构稳定性和较低电压，金属杂质引发的自放电风险较低，但若杂质直接刺穿隔膜仍会导致物理短路。

3. 材料特性的影响

导电性：三元材料的导电性优于LFP，但金属杂质溶解后在三元体系中迁移更活跃，加速枝晶生长。

热稳定性： LFP的热稳定性更高（热失控温度＞200℃），金属杂质引发的局部发热不易导致热失控；而三元材料在150-200℃可能分解，加剧安全隐患。

结论

金属杂质在三元电池中的影响更显著，尤其是铜杂质易引发化学短路和快速自放电；而LFP因电压低、结构稳定，金属杂质的影响以物理短路为主，风险相对较低。生产过程中需针对不同体系制定杂质管控策略，三元电池需更严格的金属异物筛查和老化工艺。

以上内容均为本人日常工作，交流，阅读文献所得，由于本人能力有限，文中阐述观点难免会有疏漏，欢迎业内同仁积极交流，共同进步！

参考资料（锂电解码资料库可下载）：

1.金属杂质对三元材料锂离子电池自放电的影响，聂磊

2.杂质对锂离子电池自放电的影响，郑留群

原文标题 : 金属杂质在磷酸铁锂和三元电池中对电池的影响是一样的吗？

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