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三元鋰電池的優缺點
三元鋰電池在容量與安全性方麵比較均衡,是一款綜合性能優異的電池。三(sān)種(zhǒng)金屬元素的主(zhǔ)要作用(yòng)和優缺點如(rú)下:
Co3+:減少陽離子混合占位,穩定材(cái)料的層(céng)狀(zhuàng)結構,降低阻抗值,提高電(diàn)導(dǎo)率(lǜ),提高循環和倍率性能。
Ni2+:可提高材料的容量(提高材料(liào)的體積能量密度),而由於Li和Ni相似的半徑,過多的Ni也會因(yīn)為與Li發生位錯現象導致(zhì)鋰鎳混排,鋰(lǐ)層(céng)中鎳離子濃度越大,鋰在層狀結構中的脫嵌越難,導致電(diàn)化學性能變差。
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定性。但過高的Mn含量會容易(yì)出現(xiàn)尖晶石相而破壞層狀結構,使容量降低,循環衰減。
能量密度高是三元鋰電池(chí)的最大(dà)優勢,而電壓平台是(shì)電池能量密度的重要指標,決定著電池的基本效能(néng)和成本,電壓平台越高,比容量越大(dà),所以同樣體積、重量(liàng),甚至同樣安時的電池,電壓平台比(bǐ)較高的(de)三元材料鋰電池續航時間更長。單體三(sān)元鋰(lǐ)電池放電電壓平台高(gāo)達3.7V,磷酸鐵(tiě)鋰(lǐ)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(yǒu)絕對優勢。
安全性較差和循環壽命較短是三元鋰電池的主要短板,尤(yóu)其是安全(quán)性能,是一直限製其大規模配組(zǔ),和大規模集成應用的一個主要因素。大量實測表(biǎo)明,容量(liàng)較大的三元電池很難通過(guò)針刺和過充等安全性測(cè)試,這也是大容量電池中一般都要多引入錳元素,甚(shèn)至混(hún)合錳酸鋰一起使用的原因(yīn)。500次的(de)循環壽命在鋰電池中(zhōng)屬於中等偏下,因此三元鋰電池目前最主要的應用領域是3C數碼等消費類電子(zǐ)產品。