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三元鋰電池的優缺點

2021-01-20 16:17:00 124

三元鋰電池在容(róng)量與安全性方麵比較均衡,是一款綜合性能優異的電池。三種金屬元素的主要作(zuò)用和優缺點如下:

 

Co3+:減少陽(yáng)離子混合(hé)占位,穩定材料的層狀結構,降低阻抗值,提高電導率,提高循(xún)環和倍率性能。

 

Ni2+:可提高材料的容量(提(tí)高材料的體積能量(liàng)密(mì)度),而由於Li和Ni相(xiàng)似的半徑,過多的Ni也會因為與Li發生位錯現象導致鋰鎳混排,鋰層中鎳離子濃度越大,鋰在層狀結構中的脫嵌越難,導致電化學(xué)性能變差。

 

Mn4+:不僅可以降低材(cái)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)是三元鋰電池的最(zuì)大優勢,而電壓平台是電池能(néng)量密度的重要指標,決定著電(diàn)池的基(jī)本效能和成本,電壓平台越(yuè)高,比容量越大,所以同樣體積、重量,甚至同樣安時(shí)的(de)電(diàn)池,電(diàn)壓平台比較高的三元材料鋰電池(chí)續航時間更長。單體三元鋰(lǐ)電池放電電壓平台高達3.7V,磷酸鐵鋰(lǐ)為(wéi)3.2V,而鈦酸鋰僅為(wéi)2.3V,因此從(cóng)能量密度角度來說,三元鋰電池比磷酸鐵鋰,錳酸(suān)鋰或(huò)者鈦酸鋰(lǐ)具有絕對優勢。

安(ān)全性較(jiào)差和循環壽命較短是三元鋰電池的主要短板,尤其(qí)是安(ān)全性能,是一直限製其大規模配組,和(hé)大規(guī)模集成應用的(de)一個主要因素。大量實測表明,容量較大的三元電池很難(nán)通過針刺(cì)和(hé)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(měng)酸鋰一(yī)起使用的原因。500次的(de)循環壽命在鋰電池中屬於中等偏下,因此三(sān)元鋰電池目前(qián)最主要的應用領域是3C數碼等消費類電子產品。


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