三元鋰電池究竟為什么叫三元鋰電池?
來源：寶鄂實業(yè)
2019-12-06 21:16
點擊量：次
三元鋰電池之所以被成為三元鋰電池，就是因為其正極材料采用了包含鎳、鈷、錳(或鋁)三種金屬元素的三元聚合物。三元鋰電池中三元指的是包含鎳(Ni)、鈷(Co)、錳(Mn)或鋁(Al)三種金屬元素的聚合物，在三元鋰電池中做正極;鋰指的是電解質(zhì)主要為六氟磷酸鋰的電解液，而負極材料一般為石墨。
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也會因為與Li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。
眾所周知，三元材料中的鎳含量越高，材料的穩(wěn)定性越差，安全性越差。目前，雖然業(yè)內(nèi)發(fā)展高鎳三元鋰電池材料的“調(diào)子”已定，為了在保持其高比能量的同時，兼顧循環(huán)壽命和安全性，國內(nèi)材料和電池企業(yè)可謂是苦心造詣，其安全問題仍在持續(xù)解決中。
業(yè)內(nèi)專家表示，三元高鎳材料的安全性可以通過材料改性優(yōu)化、表面包覆、調(diào)整電解液和負極材料等方式來逐步解決。
材料改性方面，在三元材料晶格中摻雜一些金屬離子和非金屬離子，可以提高電子電導(dǎo)率和離子電導(dǎo)率，提高電池的輸出功率密度，同時可以提高三元材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
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。
在三元鋰電池的正極材料中，鎳、鈷、錳（或鋁）這三種金屬元素缺一不可，多一個或者少一個都會影響其最終的表現(xiàn)或做不成電池。三元鋰電池能量密度高，循環(huán)性能好于正常鈷酸鋰。目前，隨著配方的不斷改進和結(jié)構(gòu)完善，電池的標(biāo)稱電壓已達到3.7V，在容量上已經(jīng)達到或超過鈷酸鋰電池水平。
