鋰電池性能的關(guān)鍵因素是什么
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2020-10-06 21:13
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正極材料是決定鋰離子電池性能的關(guān)鍵材料之一，也是目前商業(yè)化鋰離子電池中主要的鋰離子來(lái)源，其性能和價(jià)格對(duì)鋰離子電池的影響較大。格瑞普目前研制成功并廣泛應(yīng)用的有鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、三元材料等。
關(guān)于如何在三者之間做選擇，我們今天來(lái)簡(jiǎn)單分析一下。
磷酸鐵鋰
磷酸鐵鋰電池是鋰離子電池的一種，是用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。特點(diǎn)是安全穩(wěn)定性強(qiáng)、耐高溫、循環(huán)性能好。
三元鋰
又被為“三元聚合物鋰電池”，指的是鎳鈷錳酸鋰或者鎳鈷鋁酸鋰作為正極材料的鋰電池。由于三元鋰電池體積更小、能力密度更高，目前正廣泛應(yīng)用于新能源汽車(chē)上，比如我們熟知的特斯拉，旗下所有車(chē)型都是采用了三元鋰電池。
鈷酸鋰
鈷酸鋰電池結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、比容量高、綜合性能突出，主要用于中小型號(hào)電芯，廣泛應(yīng)用于筆記本電腦、手機(jī)、MP3/4等小型電子設(shè)備、及其它便攜式電子設(shè)備中，標(biāo)稱(chēng)電壓3.7V。其特點(diǎn)：電化學(xué)性能優(yōu)越、加工性能優(yōu)異、密度大，有助于提高電池體積比容量，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，一致性好。
用“人”如器，知“人”善任知
從能量密度和安全性綜合來(lái)看，綜合性能更好的磷酸鐵鋰電池、三元鋰電和鈷酸鋰成為了動(dòng)力電池的主流。
1、磷酸鐵鋰（LFP）：能量密度低，安全性高
磷酸鐵鋰是目前廣受關(guān)注的正極材料之一，理論比容量為170mAh/g，實(shí)際比容量可達(dá)150mAh/g以上，成本低，安全性好，循環(huán)壽命長(zhǎng)，磷酸鐵鋰電池在工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
2、鈷酸鋰（LCO）：適合小型電池，容量高、安全穩(wěn)定
鈷酸鋰是第一代商業(yè)化正極材料，在幾十年的發(fā)展中性能提高，成為最成熟的鋰離子電池正極材料。鈷酸鋰具有放電平臺(tái)高、比容量較高、循環(huán)性能好、合成工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
鈷酸鋰是小型鋰電池的最佳選擇。目前在3C電子中，大多數(shù)使用鈷酸鋰，在更為重視體積密度的小型電池中，鈷酸鋰占有著一席之地。
3、三元材料（NCM、NCA）：性能可調(diào)控
三元材料是與鈷酸鋰結(jié)構(gòu)極為相似的鋰鎳鈷錳氧化物（LiNixCoyMn1-x-yO2）的俗稱(chēng)，這種材料在比能量、循環(huán)性、安全性和成本方面可以進(jìn)行均衡和調(diào)控。
鎳鈷錳三種元素的不同配置將為材料帶來(lái)不同的性能：
鎳含量增加將增加材料的容量，但會(huì)使循環(huán)性能變差；
鈷的存在可使材料結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，但含量過(guò)高會(huì)使容量降低；
錳的存在可以降低成本并改善安全性能，但含量過(guò)高則會(huì)破壞材料的層狀結(jié)構(gòu)。
因此，找到三種材料的比例關(guān)系以達(dá)到綜合性能最優(yōu)化，是三元材料研發(fā)的重點(diǎn)。常見(jiàn)配比有NCM111、523、622、811等。NCA（LiNi0.8Co0.15Al0.05O2）則是將其中的錳元素用鋁元素來(lái)替代，一定程度上改善材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，但其鋁含量較少，可近似看成是一種二元材料。
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