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三(sān)元(yuán)鋰電(diàn)池的優缺點
三元鋰電池(chí)在容量與安全性方麵比(bǐ)較均衡,是(shì)一款綜合性能(néng)優異(yì)的電池(chí)。三種(zhǒng)金屬(shǔ)元(yuán)素的主要作用和優(yōu)缺點如下:
Co3+:減少陽離子混合占位,穩定材料的層狀結構,降低阻抗(kàng)值,提高電導率,提高循環和倍率(lǜ)性能。
Ni2+:可提高材料的容量(liàng)(提(tí)高材料的體積能量密度(dù)),而由於Li和Ni相似的半徑,過多的Ni也會(huì)因為與Li發(fā)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(huà)學性(xìng)能(néng)變差。
Mn4+:不僅可以降低材料成本,而且(qiě)還可以提高材(cái)料(liào)的安全性和穩定(dìng)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(liàng)降(jiàng)低,循環衰減。
能量密度高是三元鋰電池的最大優勢,而電壓(yā)平台是電池能量密度的重要指標,決定著(zhe)電池的基(jī)本效能和成本,電壓平台越高,比容量越大,所以同樣體積、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。單體三元鋰電池放電電壓平台高達3.7V,磷酸鐵鋰為3.2V,而鈦酸鋰僅為2.3V,因此從能量密度角度來說,三元鋰(lǐ)電池(chí)比磷酸鐵鋰(lǐ),錳酸鋰或者鈦酸(suān)鋰具有絕(jué)對優勢。
安全性較差和循環壽(shòu)命較短是三元鋰電池的主要短板,尤其是安全性能,是一直限製其大規模配組(zǔ),和(hé)大規模(mó)集成應用的一(yī)個主要因素。大量實測表(biǎo)明,容量較大的三元電池很難通過(guò)針刺和過充(chōng)等安全性測試,這也是大容量電池中(zhōng)一(yī)般都要多引入錳元素,甚至混合錳酸鋰一起(qǐ)使用的原因。500次的循環壽命在鋰電池中屬於中等偏下(xià),因(yīn)此三元鋰電池目前最主(zhǔ)要的應用領域是3C數碼等消費類電子產品。