三元锂电池是一种综合性能优异的电池

发布时间:2023-01-06 来源: 未知 浏览次数:

锂离子电池是一种二次电池(充电电池),主要依靠锂离子在正极和负极之间移动。在充放电过程中,Li+在两个电极之间来回嵌入和嵌入:充电时,Li+从正极中嵌入,负极通过电解质嵌入,负极处于富锂状态;放电时相反。
三元锂电池是什么?
锂元素是自然界中最轻、原子质量最小的金属,其原子量为6.94g/mol,=0.53g/cm3。锂化学性质活泼,电子容易被氧化成Li+,所以标准电极电位最负,为-3.045V,电化学量最小,为0.26g/Ah,锂元素的这些特性决定了它是一种能量比高的材料。三元锂电池是一种锂二次电池,由镍钴锰三种过渡金属氧化物制成,用于正极材料。该电池充分结合了钴酸锂的良好循环性能、镍酸锂的高比和低比修复锂。
三元锂电池寿命
所谓锂电池寿命,是指电池使用一段时间后,容量下降到标称容量的70%(室温25℃,标准气压,电池容量为0.2C),可以认为寿命终止。在行业内,循环寿命一般是通过锂电池充满放电的循环次数来计算的。在使用过程中,不可逆的电化学反应会导致锂电池内容量下降,如电解液的分解、活性材料的失活、正负极结构的坍塌导致锂离子嵌入和脱离嵌入的数量减少等。实验表明,更高的放电率会导致容量下降得更快,如果放电量下降,
三元锂电池的理论使用寿命约为800次,在商业可充电锂电池中属于中等水平。磷酸铁锂约2000次,钛酸锂据说可达1万次。目前,主流电池制造商承诺在其生产的三元电池规格中超过500次(在标准条件下充放电)。但电池组装成电池组后,由于一致性问题,主要原因是电压和内阻不可能完全相同,其循环寿命约为400次。厂家建议SOC使用10%-90%的窗口,不建议进行深度充放电,否则会对电池的正负极结构造成轻微损伤。
三元锂电池的优缺点。
三元锂电池是一种综合性能优异的电池,在容量和安全性方面相对均衡。三种金属元素的主要功能和优缺点如下:Co3+:减少阳离子的混合占用,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+:它可以增加材料的容量(增加材料的体积和能量密度)。由于Li和Ni的半径相似,过多的Ni也会因为与Li的位错而导致锂和镍的混合排列。锂层中的镍离子浓度越大,在层状结构中越难嵌入锂,导致电化学性能越差。
Mn4+:不仅可以降低材料成本,还可以提高材料的安全性和稳定性。但Mn含量过高,容易出现尖晶石相,破坏层状结构,降低容量,循环衰减。高能量密度是三元锂电池的最大优势,电压平台是电池能量密度的重要指标,决定了电池的基本效率和成本。电压平台越高,比容量越大,所以三元锂电池的续航时间越长,同样的体积、重量,甚至同样的安全电池,电压平台越高。单个三元锂电池的放电电压平台高达3.7V,磷酸铁锂电池为3.钛。
安全性差、循环寿命短是三元锂电池的主要缺点,尤其是安全性能,是限制其大规模配套和大规模集成应用的主要因素之一。大量实测表明,容量较大的三元电池很难通过针刺、过充等安全性测试,这也是大容量电池通常会引入更多锰,甚至与锰酸锂混合使用的原因。锂电池中500次循环寿命中低于500次,所以目前三元锂电池的主要应用领域是3C数字等消费电子产品。
目前干流磷酸铁锂电池虽然使用寿命可达3000次充放电循环,但与镍氢电池相比仍有较大差异。至于三元锂电池,理论上的使用寿命是2000次充放电循环,但经过研究发现,当三元锂电池的充放电循环达到900次时,电池容量会下降50%左右,因此镍氢电池在使用寿命上优于锂电池。
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