為什么最受歡迎的材料是三元鋰材料？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-07-12 19:17
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三元鋰電池，全名叫三元聚合物鋰電池，是在正極材料使用鋰鎳鈷錳或者鎳鈷鋁酸鋰的三元正極材料的鋰電池。
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。
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)。
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。
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。
相信隨著技術(shù)的發(fā)展，我會(huì)越來(lái)越成熟的。
