三元鋰電池材料指的是哪三種元素
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-11-08 08:47
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用三元材料作為正極材料的動力鋰電池近年來憑借其容量高、循環(huán)穩(wěn)定性好、成本適中等優(yōu)點(diǎn)，逐漸替代了鎳氫電池、鈷酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池，成為目前市場上最主流的電池。
三元鋰電池材料指的是哪三種元素？
三元鋰電池之所以被成為三元鋰電池，就是因?yàn)槠湔龢O材料采用了包含鎳、鈷、錳(或鋁)三種金屬元素的三元聚合物。
三元鋰電池的三元指的是鎳（Ni）鈷（Co）錳（Mn）三種元素。這三種元素中鎳和鈷是活性金屬，錳不參與電化學(xué)反應(yīng)。一般來說，活性金屬成分含量越高，電池容量就越大，但當(dāng)Ni的含量過高時，會引起Ni2+占據(jù)Li+的位置，加劇了陽離子混排，從而導(dǎo)致容量降低。
Co也是活性金屬，但能起到抑制陽離子混排的作用，從而穩(wěn)定材料層狀結(jié)構(gòu)。Mn作為非活性金屬主要起到穩(wěn)定反應(yīng)提高安全性的作用。鎳鈷錳三元材料通?？梢员硎緸椋篖iNixCoyMnzO2，其中x+y+z=1。
人們發(fā)現(xiàn)三元鋰電池正極材料中鎳鈷錳比例可在一定范圍調(diào)整，并且其性能隨著鎳鈷錳的比例的不同而變化。
三元鋰電池材料由于其高能量密度可以更好地實(shí)現(xiàn)續(xù)航里程，在新能源汽車上得到很好應(yīng)用，如美國特斯拉純電動汽車成功使用日本松下制造的鎳鈷鋁酸鋰電池體系。近年來隨著全球新能源汽車的迅猛發(fā)展，三元鋰電池材料的市場份額將逐漸增加。
三元材料鋰電池優(yōu)點(diǎn)
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，三元鋰電池的標(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。
三元材料鋰電池各方面不斷改性，循環(huán)次數(shù)不斷增加，目前適當(dāng)增加成本，已經(jīng)可以達(dá)到1500次以上，而且三元材料的鋰電池安全性能也在不斷改善，越來越向磷酸鐵鋰靠近。近兩年新出現(xiàn)的鎳鈷鋁新三元材料，雖然在電池制造過程中對環(huán)境要求較高，但是其穩(wěn)定性與安全性進(jìn)一步提高，為多家電池廠所認(rèn)可、試產(chǎn)。
電壓平臺高。電壓平臺是三元鋰電池能量密度的重要指標(biāo)，三元鋰電池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。
