三元锂离子电池寿命以及优缺点解析

2021-07-15      1301 次浏览

三元锂离子电池的理论寿命约为800次循环,在商业化的可充电锂离子电池中属于中等。磷酸铁锂约为2000次,而钛酸锂据说可以达到1万次循环。目前主流的电池厂家在其加工的三元电芯规格书中承诺大于500次(标准条件下充放电),但是电芯在配组做成电池组后,由于一致性问题,紧要是电压和内阻不可能完全相同,其循环寿命约莫为400次。厂家推荐SOC使用窗口为10%~90%,不提议进行深度充放电,不然会对电池的正负极结构造成不可逆的损伤,若是以浅充浅放来计算的话,循环寿命至少有1000次。另外,锂离子电池若是常常在高倍率和高温环境下放电,电池寿命会大幅下降到不足200次。


三元锂离子电池优缺点


三元锂离子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。三种金属元素的紧要用途和优缺点如下:


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,提高循环和倍率性能。


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相近的半径,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。


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含量会容易出现尖晶石相而破坏层状结构,使容量降低,循环衰减。


能量密度高是三元锂离子电池的最大优点,而电压平台是电池能量密度的紧要指标,决定着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。单体三元锂离子电池放电电压平台高达3.7V,磷酸铁锂为3.2V,而钛酸锂仅为2.3V,因此从能量密度角度来说,三元锂离子电池比磷酸铁锂,锰酸锂或者钛酸锂具有绝对优点。


安全性较差和循环寿命较短是三元锂离子电池的紧要短板,尤其是安全性能,是一直限制其大规模配组,和大规模集成使用的一个紧要因素。大量实测声明,容量较大的三元电池很难通过针刺和过充等安全性探测,这也是大容量电池中一般都要多引入锰元素,甚至混合锰酸锂一起使用的原由。500次的循环寿命在锂离子电池中属于中等偏下,因此三元锂离子电池目前最紧要的使用范畴是3C数码等消费类电子产品。


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