三元鋰電池的優(yōu)勢(shì)
Co3+:減少陽離子混合物的占據(jù),穩(wěn)定材料的層狀結(jié)構(gòu),降低阻抗值,提高電導(dǎo)率,改善循環(huán)和效率性能。
Ni2+:可以提高材料的容量(提高材料的體積能量密度),并且由于Li和Ni的半徑相似,過多的Ni會(huì)與Li位錯(cuò)并導(dǎo)致鋰和鎳混合。
鋰層中鎳離子的濃度越大,鋰在層狀結(jié)構(gòu)中越難分解,導(dǎo)致電化學(xué)性能較差。
Mn4+:它不僅可以降低材料成本,還可以提高材料的性和穩(wěn)定性。然而,高M(jìn)n含量將容易出現(xiàn)尖晶石相并破壞層狀結(jié)構(gòu),導(dǎo)致容量降低和循環(huán)衰減。
高能量密度和良好的循環(huán)性能是三元鋰電池的蕞大優(yōu)勢(shì),這也是電池的重要因素。電壓平臺(tái)決定電池的基本效率和成本,是電池能量密度的重要指標(biāo)。
電壓平臺(tái)越高,比容量越大。因此,相同體積和重量,甚至相同安培小時(shí)的電池,三元鋰電池的電壓平臺(tái)越高,其壽命越長(zhǎng)。
具體來看,單三元鋰電池的放電電壓平臺(tái)高達(dá)3.7V,磷酸鐵鋰為3.2V,鈦酸鋰僅為2.3V,因此從能量密度來看,三元鋰具有優(yōu)勢(shì),是一種綜合性能優(yōu)異的電池。
在相同體積下,三元鋰電池總是表現(xiàn)出更好的能量密度,即相同體積和質(zhì)量,使用三元鋰蓄電池可以跑得更遠(yuǎn)。然而,在三元(鎳、鈷、錳(鋁))材料中,鎳的比例正在增加。
電池的能量密度確實(shí)進(jìn)一步提高,但壽命、過熱甚至問題再次出現(xiàn)。更不用說稀有金屬的使用,導(dǎo)致三元鋰電池一直承受著高昂的成本壓力。
同時(shí),鐵鋰材料與三元材料中更稀缺的鎳、鈷和錳相比,具有明顯的價(jià)格和成本優(yōu)勢(shì),因?yàn)槠涑煞种饕橇畠r(jià)的鐵和磷。
因此,三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池的優(yōu)缺點(diǎn)是互補(bǔ)的。磷酸鐵鋰的優(yōu)點(diǎn)是高性和低成本。理論上,磷酸鐵鋰電池可以承受大約三元鋰電池兩倍的溫度,并且在分解狀態(tài)下不會(huì)釋放氧氣,自燃風(fēng)險(xiǎn)低。
再加上更多的充電周期,且不含稀有金屬鈷,因此具有較大的成本優(yōu)勢(shì)。當(dāng)然,磷酸鐵鋰的缺點(diǎn)是能量密度低、低溫衰減嚴(yán)重、剩余功率估計(jì)誤差大等。
三元鋰離子電池應(yīng)用領(lǐng)域:
電動(dòng)汽車:三元鋰離子電池在電動(dòng)汽車中廣泛應(yīng)用,因其高能量密度和較長(zhǎng)的循環(huán)壽命,可以提供可靠而持久的驅(qū)動(dòng)能力。
移動(dòng)設(shè)備:三元電池也廣泛用于手機(jī)、平板電腦和筆記本電腦等移動(dòng)設(shè)備中,因其高能量密度和較小的體積,使得設(shè)備可以具備持久穩(wěn)定的電池壽命。
儲(chǔ)能系統(tǒng):由于三元電池具有高能量密度和較長(zhǎng)的循環(huán)壽命,它們可以用于儲(chǔ)能系統(tǒng),如家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)、太陽能和風(fēng)能儲(chǔ)能系統(tǒng)等。
鉛酸蓄電池產(chǎn)品主要有下列幾種,其用途分布如下:
起動(dòng)型蓄電池:主要用于汽車、摩托車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)等起動(dòng)和照明;
固定型蓄電池:主要用于通訊、發(fā)電廠、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作為保護(hù)、自動(dòng)控制的備用電源;
牽引型蓄電池:主要用于各種蓄電池車、叉車、鏟車等動(dòng)力電源;
鐵路用蓄電池:主要用于鐵路內(nèi)燃機(jī)車、電力機(jī)車、客車起動(dòng)、照明之動(dòng)力;
儲(chǔ)能用蓄電池:主要用于風(fēng)力、太陽能等發(fā)電用電能儲(chǔ)存。