三元锂电池的优缺点

2021-04-12 17:53:23 ghdsygl

三元锂电池在容量与安全性方面比较均衡,是一款综合性能优异的电池。三种金属元素的主要作用和优缺点如下:


Co3+:减少阳离子混合占位,稳定材料的层状结构,降低阻抗值,提高电导率,提高循环和倍率性能。


Ni2+:可提高材料的容量(提高材料的体积能量密度),而由于Li和Ni相似的半径,过多的Ni也会因为与Li发生位错现象导致锂镍混排,锂层中镍离子浓度越大,锂在层状结构中的脱嵌越难,导致电化学性能变差。


Mn4+:不仅可以降低材料成本,而且还可以提高材料的安全性和稳定性。但过高的Mn含量会容易出现尖晶石相而破坏层状结构,使容量降低,循环衰减。


能量密度高是三元锂电池的最大优势,而电压平台是电池能量密度的重要指标,决定着电池的基本效能和成本,电压平台越高,比容量越大,所以同样体积、重量,甚至同样安时的电池,电压平台比较高的三元材料锂电池续航时间更长。单体三元锂电池放电电压平台高达3.7V,磷酸铁锂为3.2V,而钛酸锂仅为2.3V,因此从能量密度角度来说,三元锂电池比磷酸铁锂,锰酸锂或者钛酸锂具有绝对优势。


安全性较差和循环寿命较短是三元锂电池的主要短板,尤其是安全性能,是一直限制其大规模配组,和大规模集成应用的一个主要因素。大量实测表明,容量较大的三元电池很难通过针刺和过充等安全性测试,这也是大容量电池中一般都要多引入锰元素,甚至混合锰酸锂一起使用的原因。500次的循环寿命在锂电池中属于中等偏下,因此三元锂电池目前最主要的应用领域是3C数码等消费类电子产品。


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