三元鋰離子電池的壽命和優(yōu)缺點(diǎn)介紹
來源：寶鄂實業(yè)
2021-09-09 12:25
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三元鋰離子電池的壽命
鋰離子電池壽命是指在使用一段時間后，電池容量分解為標(biāo)稱容量的70％（室溫下25°C，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下已放電并已放電的電池容量）。在0.2C時），可以視為使用壽命的終點(diǎn)。在工業(yè)上，循環(huán)壽命通常由鋰離子電池充滿和放電時的循環(huán)次數(shù)來計算。
在使用過程中，鋰離子電池內(nèi)部將發(fā)生不可逆的電化學(xué)反應(yīng)，這將導(dǎo)致容量降低，例如電解質(zhì)擊穿，活性材料失活，正負(fù)電極結(jié)構(gòu)崩潰以及內(nèi)部和外部鋰離子數(shù)量的減少。實驗表明，較高的放電速率將導(dǎo)致容量下降更快，假如放電電流較低，則電池電壓將接近平衡電壓并釋放更多的能量。
三元鋰離子電池的理論壽命約為800次循環(huán)，這是商用可充電鋰離子電池中的平均壽命。磷酸鐵鋰持續(xù)約2,000個循環(huán)，而鈦酸鋰達(dá)到10,000個循環(huán)。目前，傳統(tǒng)的電池制造商已經(jīng)承諾其三元電池的規(guī)格超過500倍（在標(biāo)準(zhǔn)條件下進(jìn)行充電和放電），但是在將電池組組裝成電池組之后，由于問題電阻，電阻和內(nèi)部電阻的關(guān)系不能完全相同，其壽命約為400倍。
制造商建議SOC使用窗口為10％到90％。不建議進(jìn)行深度充電和放電，否則將對電池的正負(fù)電極結(jié)構(gòu)造成不可逆轉(zhuǎn)的損壞。假如通過表面電荷和表面放電計算，則循環(huán)壽命至少為1,000次。另外，假如鋰離子電池經(jīng)常在高速和高溫環(huán)境中放電，則電池壽命將顯著縮短至不足200倍。
三元鋰離子電池的優(yōu)缺點(diǎn)
三元鋰離子電池在容量和安全性方面相對平衡，并且是具有優(yōu)異的整體性能的電池。這三種金屬元素的重要功能，優(yōu)缺點(diǎn)如下：
Co3+：減少陽離子的混合占用，穩(wěn)定材料的層狀結(jié)構(gòu)，降低電阻值，提高電導(dǎo)率并提高循環(huán)性能和速度。Ni2+：可以新增材料的容量（新增材料體積的能量密度）。由于Li和Ni的半徑相似，過多的Ni也會由于與Li的位錯以及鋰層中鎳離子的濃度而引起鋰鎳的混合放電。鋰越大，在層狀結(jié)構(gòu)中將其去交織就越困難，從而導(dǎo)致不良的電化學(xué)性能。
Mn4+：不僅可以降低材料成本，而且可以提高材料的安全性和穩(wěn)定性。但是，假如Mn的含量過多，則容易出現(xiàn)尖晶石相，破壞層狀結(jié)構(gòu)，因此會降低循環(huán)的容量和衰減。
高能量密度是三元鋰離子電池的最大優(yōu)勢，電壓平臺是電池能量密度的重要指標(biāo)，它決定了電池的基本效率和成本。具有較高電壓平臺的An-time電池和三元材料鋰離子電池的電池壽命更長。單個三元鋰離子電池的放電電壓平臺高達(dá)3.7V，磷酸鐵鋰為3.2V，鈦酸鋰僅為2.3V。因此，從能量密度的角度來看，三元鋰離子電池要優(yōu)于磷酸鋰，錳酸鋰或鈦酸鋰具有絕對優(yōu)勢。
安全性差和循環(huán)壽命短是三元鋰離子電池的重要缺點(diǎn)，特別是安全性能，這已成為限制其大規(guī)模執(zhí)行和大規(guī)模集成應(yīng)用的重要因素。大量實際測試表明，大容量三元電池難以通過針灸和超負(fù)荷等安全測試，這也是大容量三元電池通常引入更多錳甚至使用錳酸鹽的原因。
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