最受歡迎的材料是三元鋰材料嗎？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-06-11 21:42
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這個(gè)呀，還是因?yàn)槲逸p盈的身材和活潑可愛(ài)的性格。在自然界中，鋰元素是最輕的，原子質(zhì)量最小的金屬。鋰化學(xué)性質(zhì)活潑，極易失去電子被氧化為L(zhǎng)i+，因此標(biāo)準(zhǔn)電極電位最負(fù)，為-3.045V，電化學(xué)當(dāng)量最小，為0.26g/Ah，這些特點(diǎn)決定了我是一種具有很高比能量的材料。
另外，我的主要構(gòu)成是鎳、鈷、錳三種過(guò)渡金屬氧化物，我充分綜合了鈷酸鋰良好的循環(huán)性能、鎳酸鋰的高比容量和錳酸鋰的高安全性及低成本等特點(diǎn)，利用分子水平混合、摻雜、包覆和表面修飾等方法合成鎳鈷錳等多元素協(xié)同的復(fù)合嵌鋰氧化物。
Q
在目前鋰電池的市場(chǎng)上，其實(shí)還是有許多中材料可以選擇的，你覺(jué)得，你讓大家都喜歡你的主要原因有哪些？
三元鋰電池
我主要是由Co3+、Ni2+、Mn4+，三種元素構(gòu)成的。
Co3+：減少陽(yáng)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(guò)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(guò)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。
另外，能量密度高是我的最大優(yōu)勢(shì)。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。所以在同樣體積、重量的情況下，我的續(xù)航時(shí)間更長(zhǎng)。
Q
這樣看來(lái)你的續(xù)航能力應(yīng)該是不錯(cuò)的，但是我聽(tīng)說(shuō)，你的使用壽命并不長(zhǎng)，這個(gè)會(huì)不會(huì)制約你呢？
三元鋰電池
從理論上來(lái)講，我的使用壽命為800次循環(huán)，在商業(yè)化的可充電鋰電池中屬于中等。目前主流的電池廠家在創(chuàng)造我的時(shí)候，會(huì)承諾大于500次（標(biāo)準(zhǔn)條件下充放電），但是電芯在配組做成電池包后，由于一致性問(wèn)題，主要是電壓和內(nèi)阻不可能完全一樣，其循環(huán)壽命大約為400次。
廠家推薦SOC使用窗口為10%~90%，不建議進(jìn)行深度充放電，不然會(huì)對(duì)電池的正負(fù)極結(jié)構(gòu)造成不可逆的損傷，若是以淺充淺放來(lái)計(jì)算的話，循環(huán)壽命至少有1000次。另外，鋰電池若是經(jīng)常在高倍率和高溫環(huán)境下放電，電池壽命會(huì)大幅下降到不足200次。
所以，這具體還要看我的主人是否疼愛(ài)我，不管怎么樣，我都會(huì)忠誠(chéng)地為他服務(wù)。
Q
另外我還聽(tīng)說(shuō)你是一直限制大規(guī)模配組和大規(guī)模集成應(yīng)用？
三元鋰電池
是的，因?yàn)槲业谋容^活躍，不夠穩(wěn)定，所以在安全性能上有些欠缺，這大概是我一直限制大規(guī)模配組和大規(guī)模集成應(yīng)用的一個(gè)主要原因吧。但是不用擔(dān)心，使用解決方案的。在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，來(lái)加強(qiáng)我的安全性。三元鋰電池的電壓平臺(tái)高，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，因此對(duì)電池材料的選用有重要的意義。
電壓平臺(tái)越高，同樣體積、重量 、甚至同樣安時(shí)的電池，電壓平臺(tái)較高的三元材料鋰電池續(xù)航里程更遠(yuǎn)，此外，能量密度和振實(shí)密度也高。
有利必有弊，三元鋰電池在安全性能、耐高溫性能、壽命長(zhǎng)短、功率放電效果等方面存在短板。
三元鋰電池對(duì)溫度的敏感度較高，在200度左右就會(huì)發(fā)生分解，而磷酸鐵鋰材料是在800度左右。并且三元鋰材料的化學(xué)反映更加劇烈，會(huì)釋放氧分子，在高溫作用下電解液迅速燃燒，發(fā)生爆炸事故。
總的來(lái)看，磷酸鐵鋰電池、錳酸鋰電池和三元鋰電池各具有優(yōu)缺點(diǎn)，但目前市面使用三元鋰電池的較多，少部分也選擇使用磷酸鐵鋰電池和錳酸鋰電池。
雖然三元鋰電池存在不少缺點(diǎn)，但憑借其能量密度大和輕的優(yōu)勢(shì)，在未來(lái)的電池行業(yè)和新能源汽車行業(yè)有望成為主電池動(dòng)力。
