三元鋰電池是一種鋰離子電池。鋰離子電池的一種分類(lèi)方法是按正極材料分類(lèi)。鋰電池的正極材料有很多種,主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。
通常,鋰電池的正極材料是鈷酸鋰,三元鋰電池是使用三元材料鎳鈷錳酸鋰作為正極材料的鋰電池。
還有使用鎳、鈷和鋁作為正極材料的三元鋰電池。鋰鎳鈷錳酸比鋰鈷酸便宜,目前的三元材料電池已經(jīng)取代了此前廣泛使用的鋰鈷錳電池。
三元鋰電池的優(yōu)勢(shì)
Co3+:減少陽(yáng)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(guò)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(lái)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(lái)看,三元鋰具有優(yōu)勢(shì),是一種綜合性能優(yōu)異的電池。
通過(guò)比較三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池的性能差異,發(fā)現(xiàn)三元正極由于與鋰鐵的橄欖石結(jié)構(gòu)相比,其低溫性能也優(yōu)于鋰鐵。
在零下20℃下,三元鋰電池的釋放容量比鐵鋰電池高15pct。這種性能差異將使配備三元鋰電池的汽車(chē)在冬季擁有比鐵鋰電池更好的續(xù)航里程。
由于其更穩(wěn)定的晶格結(jié)構(gòu),鋰鐵材料在高溫下的性和穩(wěn)定性方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。同時(shí),鐵鋰的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)也帶來(lái)了比三元更高的第 一效應(yīng)和循環(huán)壽命。
進(jìn)入新能源時(shí)代,以磷酸鐵鋰電池取代鉛酸電池作為啟動(dòng)電池形式,歷經(jīng)十余年研發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新,率先使用磷酸鐵鋰電池實(shí)現(xiàn)整車(chē)無(wú)鉛化。借助其在電池領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)資源和技術(shù)儲(chǔ)備,迅速開(kāi)發(fā)出磷酸鐵鋰汽車(chē)啟動(dòng)電池。雖然成本比鉛酸電池高,但解決了鉛酸電池作為汽車(chē)啟動(dòng)電池帶來(lái)的各種問(wèn)題。