三元鋰電池的三元指的是什么？三元鋰電池優(yōu)缺點(diǎn)是什么？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2020-05-19 13:03
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三元鋰電池的三元指的是什么
用三元材料作為正極材料的動(dòng)力鋰電池近年來憑借其容量高、循環(huán)穩(wěn)定性（電池壽命）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。今天就來和大家聊一聊三元鋰電池指的是哪三元。
三元鋰電池的三元指的是鎳（Ni）鈷（Co）錳（Mn）三種元素。
而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(shí)，會(huì)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。
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)缺點(diǎn)如下：
三元鋰電池優(yōu)缺點(diǎn)
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)缺點(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)和倍率性能。
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(huì)因?yàn)榕cLi發(fā)生位錯(cuò)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(huì)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。能量密度高是三元鋰電池的最大優(yōu)勢，而電壓平臺(tái)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(tái)越高，比容量越大，所以同樣體積、重量，甚至同樣安時(shí)的電池，電壓平臺(tái)比較高的三元材料鋰電池續(xù)航時(shí)間更長。單體三元鋰電池放電電壓平臺(tái)高達(dá)3.7V，磷酸鐵鋰為3.2V，而鈦酸鋰僅為2.3V，因此從能量密度角度來說，三元鋰電池比磷酸鐵鋰，錳酸鋰或者鈦酸鋰具有絕對優(yōu)勢。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(gè)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最主要的應(yīng)用領(lǐng)域是3C數(shù)碼等消費(fèi)類電子產(chǎn)品。
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