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三元鋰電池的優缺點

2021-01-20 16:17:00 129

三元鋰電(diàn)池在容量與安全(quán)性方(fāng)麵比較均衡,是一款綜合性能優異的電池。三種(zhǒng)金屬元素的(de)主要作用和優缺點如下:

 

Co3+:減少陽離子混合占位(wèi),穩定材料的層狀結構,降(jiàng)低阻抗值,提高電導(dǎo)率(lǜ),提高循(xún)環和倍率性能。

 

Ni2+:可提高(gāo)材料的容量(提高材料的體(tǐ)積能量密度),而(ér)由於Li和Ni相似的半徑,過多的Ni也會因為與Li發生位錯現(xiàn)象導致鋰鎳混(hún)排,鋰層中鎳離子濃度越大,鋰在層狀結構中的脫嵌越難(nán),導致電化學性能變差。

 

Mn4+:不僅可以降低材料(liào)成本,而且還可以(yǐ)提高材料的安全性(xìng)和穩定性。但過高的Mn含量會容易出現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(gāo)是三元鋰(lǐ)電池的最大優勢,而電壓平台是(shì)電池能量密度的(de)重要指標,決定著電池的基本效能和成本,電壓(yā)平台越高,比容量越大,所以(yǐ)同樣體積(jī)、重量,甚至同樣安時的電池,電壓平台比較高的三元材料鋰電池續航時間更長(zhǎng)。單體三元鋰電池(chí)放(fàng)電電壓平台高達3.7V,磷酸鐵鋰為3.2V,而鈦酸鋰僅為2.3V,因此從能量(liàng)密度角度來說,三元(yuán)鋰電池比磷酸鐵鋰(lǐ),錳酸鋰或者(zhě)鈦酸鋰具有(yǒu)絕對(duì)優勢。

安全(quán)性較差和(hé)循環壽命較短是三元(yuán)鋰電池的主要短板,尤其是安(ān)全性能,是一直限製其大(dà)規模配組,和大(dà)規模集成應用的一(yī)個主要因素。大量(liàng)實測表明,容量較大的三元電池很(hěn)難通過針刺和過充等安全性測試,這也是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(yòng)的原因。500次的(de)循環壽命在鋰電池中屬於中等(děng)偏下(xià),因此三元鋰電池目前最主(zhǔ)要的應用領域是3C數碼等消費(fèi)類電子產品。


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