三元鋰電池
三元鋰電池是鋰電池的一種:主要是指做電池的正極材料,。通常鋰電池的正極材料是鈷酸鋰。
三元鋰電池在容量與安全性方面比較均衡,是一款綜合性能優(yōu)異的電池。三種金屬元素的主要作用和優(yōu)點(diǎn)如下:
Co3+:減少陽離子混合占位,穩(wěn)定材料的層狀結(jié)構(gòu),降低阻抗值,提高電導(dǎo)率,提高循環(huán)和效率性能。
Ni2+:可提高材料的容量(提高材料的體積能量密度),而由于Li和Ni相似的半徑,過多的Ni也會因?yàn)榕cLi發(fā)生位錯現(xiàn)象導(dǎo)致鋰鎳混排,鋰層中鎳離子濃度越大,鋰在層狀結(jié)構(gòu)中的脫嵌越難,導(dǎo)致電化學(xué)性能變差。
Mn4+:不僅可以降低材料成本,而且還可以提高材料的安全性和穩(wěn)定性。但過高的Mn含量會容易出現(xiàn)尖晶石相而破壞層狀結(jié)構(gòu),使容量降低,循環(huán)衰減。
三元鋰電池優(yōu)點(diǎn)
1、電壓平臺高
電壓平臺是電池能量密度的重要指標(biāo),決定著電池的基本效能和成本,因此對電池材料的選用,有重要的意義。電壓平臺越高,比容量越大,肯定同樣體積、重量,甚至同樣安時的電池,電壓平臺比較高的三元材料鋰電池續(xù)航里程更遠(yuǎn)。三元材料的電壓平臺明顯比磷酸鐵鋰高,高線可以達(dá)到4.2伏,放電平臺可以達(dá)到3.6或者3.7伏。
2、能量密度高
能量密度高是三元鋰電池的最大優(yōu)勢,而電壓平臺是電池能量密度的重要指標(biāo),決定著電池的基本效能和成本,電壓平臺越高,比容量越大,所以同樣體積、重量,甚至同樣安時的電池,電壓平臺比較高的三元材料鋰電池續(xù)航時間更長。
3、振實(shí)密度高
振實(shí)密度是指在規(guī)定條件下容器中的粉末經(jīng)振實(shí)后所測得的單位容積的質(zhì)量。振實(shí)密度或者說體積密度(在一些工業(yè)領(lǐng)域稱為松裝密度)定義為樣品的質(zhì)量除以它的體積,這一體積包括樣品本身和樣品孔隙及其樣品間隙體積。
三元鋰電池缺點(diǎn)
安全性差、耐高溫性差、壽命差、大功率放電差。安全性較差和循環(huán)壽命較短是三元鋰電池的主要短板,尤其是安全性能,是一直限制其大規(guī)模配組,和大規(guī)模集成應(yīng)用的一個主要因素。大量實(shí)測表明,容量較大的三元電池很難通過針刺和過充等安全性測試,這也是大容量電池中一般都要多引入錳元素,甚至混合錳酸鋰一起使用的原因。500次的循環(huán)壽命在鋰電池中屬于中等偏下,因此三元鋰電池目前*主要的應(yīng)用領(lǐng)域是3C數(shù)碼等消費(fèi)類電子產(chǎn)品。
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