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三元鋰電池的優缺點
三元鋰電池在容(róng)量與安全性方麵比(bǐ)較均衡,是一款綜合(hé)性能優異(yì)的電池。三種(zhǒng)金屬元素的主要作用和優缺點如下:
Co3+:減少陽離(lí)子混合(hé)占位,穩(wěn)定材料的層狀結構,降低阻抗值,提高電導率,提高循環和倍率性能。
Ni2+:可提高材料的容量(提高材料的體(tǐ)積(jī)能量密度),而由於Li和Ni相(xiàng)似(sì)的半徑,過(guò)多的Ni也會因為與Li發生位錯現象導致鋰鎳混排,鋰層中(zhōng)鎳離子濃度越大,鋰在(zài)層狀結構中的脫嵌越難,導致電化學性能變差(chà)。
Mn4+:不(bú)僅可以降低材料成本(běn),而且還可以提高材料的安全性和(hé)穩定性。但過(guò)高的Mn含量會容易出現尖晶石相而破壞層狀結構,使容(róng)量降低(dī),循環衰減。
能量密度高是三(sān)元鋰電池的最(zuì)大(dà)優勢,而電壓平台是電池能量密度的(de)重要指標,決定著電池的基本效能和成本,電壓平台越高,比容(róng)量越大,所以(yǐ)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(zhǎng)。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(liàng)密(mì)度角度(dù)來說,三元鋰(lǐ)電池比磷酸鐵(tiě)鋰,錳酸鋰或者鈦酸鋰具有絕對優勢。
安全性較差和循環壽命較(jiào)短是三元鋰電池的主要短板,尤其是安全性(xìng)能,是一直(zhí)限製其(qí)大規模(mó)配組,和(hé)大(dà)規模集成應用的一個主要因素。大量實測表明,容量(liàng)較(jiào)大(dà)的三元電池很難通過針刺和(hé)過充(chōng)等安全性測試,這也是大(dà)容量電池中一般都(dōu)要多引(yǐn)入錳元素,甚至混合錳酸鋰一起使用的原(yuán)因(yīn)。500次的循環壽命在鋰電池中屬(shǔ)於中等偏下(xià),因此三元(yuán)鋰電池目前最主要的應用領域是3C數碼等消(xiāo)費類電子產品。