三元锂动力锂电池的特点和缺点有什么?

2023-06-28      607 次浏览

动力锂电池性能指标重要有储能密度、循环寿命、充电速度、抗高低温和安全性五个维度,其中储能密度和安全性是两大刚需,钛酸锂离子电池和锰酸锂离子电池因为储能密度太低而被抛弃,钴酸锂则因安全性太差而束之高阁,仅剩下磷酸铁锂离子电池和三元锂动力锂电池跻身主流市场,分别应用于电动客车市场和电动乘用车市场。


三元锂动力锂电池的标准工作电压在3.6~3.8V之间,三元锂动力锂电池能量密度在140~160wh/kg,当然这不是现阶段最高密度只是目前部分已经装车的动力锂电池密度。三元锂动力锂电池在使用过程中都涉及到正极材料的分解,三元锂动力锂电池的分解温度在200℃,所以使用三元锂动力锂电池的电动汽车假如动力锂电池的热管理系统处理得不好很容易发生车辆自燃现象,在零下20℃的时候三元锂动力锂电池能释放70%,所以在北方冬天装有三元锂动力锂电池的电动汽车的续航里程将会下降,现在有些电动汽车已经装有动力锂电池温度控制系统,可以使动力锂电池保持在一个最合适的工作温度范围里面。


三元锂动力锂电池的最大特点就是单位电能比较大,这是与磷酸铁锂离子电池相比的结果。但是三元锂动力锂电池的一个较大缺点是受到撞击和高温时起火点较低。所以对三元锂动力锂电池的保护要求很高,以防意外。三元锂动力锂电池在容量与安全性方面比较均衡,是一款综合性能优异的电池。三元锂动力锂电池的特点有:


1)Co3+:减少阳离子混合占位,稳定材料的层状结构,降低阻抗值,提高电导率,提高循环和效率性能。


2)Ni2+:可提高材料的容量(提高材料的体积能量密度),而由于Li和Ni相似的半径,过多的Ni也会因为与Li发生位错现象导致锂镍混排,锂层中镍离子浓度越大,锂在层状结构中的脱嵌越难,导致电化学性能变差。


3)Mn4+:不仅可以降低材料成本,而且还可以提高材料的安全性和稳定性。但过高的Mn含量容易出现尖晶石相而破坏层状结构,使容量降低,循环衰减。


能量密度高、循环性能好是三元锂动力锂电池的最大优势,而电压平台是动力锂电池能量密度的重要指标,决定着动力锂电池的基本效能和成本,电压平台越高,比容量越大,所以同样体积、重量,甚至同样安时的动力锂电池,电压平台比较高的三元材料锂离子电池续航时间更长。

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