三元锂离子电池,到底是哪三元呢?

2020-09-16      1099 次浏览

由于锂离子电池中的正极材料往往是决定了其能量密度,关于锂离子电池来说这是最重要的一个特性,因此用正极材料来命名的情况最多,咱们常说的三元锂离子电池、磷酸铁锂离子电池就属于这一类。


三种元素之间有什么关系?


三元锂之所以被发扬光大,当然不仅仅是因为这个名字好听好记,更是由于镍钴锰(或铝)这三种金属元素的聚合物在电池内部发挥了巨大的用途。那么,这三种金属元素都有起到了什么用途呢?


1.镍饼


镍是副族中的活性金属,重要用途是提升电池的体积能量密度,是提升续航里程的重要突破口,但含量过多会导致镍离子占据锂离子位置(镍氢混排),导致容量下降。


2.钴粉


钴也是副族中的活性金属,其可以抑制阳离子的混排,从而提高起到提升稳定性和延长电池的寿命的用途,此外,其也决定了电池的充放电速度和效率(倍率性能),但过高的钴含量会导致实际容量降低。


3.铝或锰


锰或铝的用途在于降低材料成本,毕竟上面提到的镍和钴都是十分昂贵的稀有金属,并且可以提高电池的安全性和稳定性。


在三元锂离子电池的正极材料中,镍、钴、锰(或铝)这三种金属元素缺一不可,多一个或者少一个都会影响其最终的表现或做不成电池,但我们根据自己的需求,适当调节锂离子电池中镍、钴、锰(或铝)的混合比例(摩尔比),来让锂离子电池表现出不相同的特性。


镍钴锰(或铝)怎么样混合才能让我跑得更远?


很镍是三元锂离子电池中决定能量密度的元素,要想跑得更远,提高它的含量就是;假如想要三元锂离子电池成本更便宜,增大锰或铝的比值就对了。


根据正极材料中镍钴锰(或铝)3种元素的混合比例不同,我们可以将三元锂离子电池分为不同的体系:


如镍:钴:锰比例为:1:1:1的333体系;


或者8:1:1的高镍811体系等。


简单概括一下就是第一个数字越高,跑得越远,但成本越高,安全性也越低;最后一个数字越高,跑得越近,也最便宜。


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