揭秘三元動力鋰電池愈發(fā)強勢原因
來源：寶鄂實業(yè)
2020-03-23 14:42
點擊量：次
三向動力鋰電池日益強勁的原因顯露出來
眾所周知，近年來，以三元材料為正極材料的動力鋰電池憑借其高容量、良好的循環(huán)穩(wěn)定性、適中的成本等重要優(yōu)勢，在動力電池行業(yè)中逐漸占據(jù)越來越重要的地位。
在新能源轎車中，三元鋰電池的份額已超過磷酸鐵鋰電池成為一大亮點，包括吉利、奇瑞、長安、眾泰、中國等國內(nèi)各大主流汽車公司都紛紛推出使用三元動力電池的新能源車型。如北汽EV系列、奇瑞eQ、arezer 3EV、江淮iEV4、眾泰云100、吉利帝豪EV等。畢竟，是什么讓三元電池更強大呢?
根據(jù)之前的一篇文章，“握住你的手學習鋰離子電池”，鋰離子電池的功能取決于它的陽極材料，也通常以它的名字命名。市場上提到的三元材料電池主要是指以鎳、鈷、錳為正極材料的鋰離子電池。
1. 鎳鈷錳三元陽極材料的結構特點
NMC三元材料一般可以表示為:LiNixCoyMnzO2，其中x+y+z=1。
根據(jù)三種元素的摩爾比(x∶y∶z)的不同，它們被稱為不同的體系。摩爾比為5∶2∶3的體系稱為523體系。
鎳、鈷、錳三元猜測，三種元素的主要價態(tài)為+2、+3和+4，鎳為主要活性元素。充電過程中的反應和電荷轉(zhuǎn)移如下:
正反應:LiMO2—→Li1-xMO2 + xLi+ + xe-
負反應:n C + x Li+ + x e- -→LixCn
電池總反應:LiMO2 + n C—→li1-xmo2 + LixCn
一般來說，活性金屬組分含量越高，材料的承載能力越大。但當Ni含量過高時，會使Ni2+占據(jù)Li+位置，加重陽離子混合，導致容量下降。Co也是一種活性金屬，但它可以抑制陽離子的混合，進而穩(wěn)定材料的層狀結構。錳不參與電化學反應，能提供安全穩(wěn)定，同時降低成本。
2. 不同系統(tǒng)的NMC三元鋰離子電池的特性
目前市場上有許多鎳鈷錳三元系電池，如523,111,811系等。圖2可以幫助我們直觀地理解每個系統(tǒng)的特征和差異。
作為汽車動力電池，市場對其能量密度的要求越來越嚴格。然而，魚與熊掌不可兼得。從圖2可以看出，為了得到一個高能量密度的安全穩(wěn)定的動力電池，需要在三元組中加入鎳和鈷的比例。伴隨而來的是Ni鮮明的安全風險特征和Co資源缺乏所帶來的資金補充。
對鎳鈷錳三元電池的各個系統(tǒng)也作了簡要的介紹。
2.1 LiNi0.5 Co0.2 Mn0.302
523型三元材料是目前用量最大的三元材料，由于其比容量和熱穩(wěn)定性高，且工藝的先進性和穩(wěn)定性不斷提高，市場份額迅速擴大。523型三元材料追求體積大、比容量大(壓實密度大)，兼顧循環(huán)功能、倍增器功能、熱穩(wěn)定性、自放電等平衡，作為動力電池，可大大提高電動工具的耐久能力。
2.2 LiNi1/3 co1/3 mn1/302
111型三元材料具有能量、倍增器、循環(huán)性和安全性能等優(yōu)點。但是111型材料的低一次充放電功率和鋰層中陽離子的混合排影響了材料的穩(wěn)定性，放電電壓平臺較低。目前，lini1/3co1/3mn1/302材料在高溫高壓下的振動密度、循環(huán)穩(wěn)定性和乘子函數(shù)已經(jīng)成為該材料的研究熱點。111型三元材料動力電池具有比容量高、循環(huán)性、多樣性、低溫放電、充電持久性、安全性能等特點，能夠滿足電動汽車和混合動力汽車對動力電池的要求。
