锂离子电池三元材料

2011-07-26      1021 次浏览

锂离子电池三元材料是在锂离子电池材料技术发展过程中出现的新型锂电池正极材料,由于具有一些相对优势,锂离子电池三元材料在市场应用上展现出广阔的前景。
    锂离子电池从正极材料来分有钴酸锂、锰酸锂、三元材料三种类型(除了动力型的磷酸铁锂),所谓锂离子电池三元材料就是以镍盐、钴盐、锰盐为原料,由镍钴锰三种元素(三元)按不同比例混合后制成的电池正极材料。
    钴酸锂的优点明显,但钴金属的价格高昂,锰酸锂的优点是倍率性能好,成本低,但耐高温性能和循环性能不佳,锂离子电池三元材料则是综合二者的优点,力求在成本和性能方面达到最高的性价比。
    锂离子电池三元材料制备分为两个阶段,第一阶段是三元材料前躯体制备,包括对镍钴锰离子混合液的合成,混合液与沉淀剂的沉淀反应及陈化、洗涤、过滤、干燥;第二阶段就是锂离子电池三元材料制备,包括锂盐与前躯体的混合、球磨与烧结过程。
    根据三种元素在混合时的比例不同,目前,商业化的锂离子电池三元材料主要有:(1)LiNi(1/3)Co(1/3)Mn(1/3)O2、 (2)LiNi(0.4)Co(0.2)Mn(0.4)O2(3)LiNi(0.5)Co(0.2)Mn(0.3)O2 
   其中,第一种是性能最佳的,在这种锂离子电池三元材料在不同温度及倍率下结构变化较小,有很好的稳定性,由于用镍锰取代部分钴材料,而具有相对的成本优势,不过LiNi(0.4)Co(0.2)Mn(0.4)O2和LiNi(0.5)Co(0.2)Mn(0.3)O2因为采用更少的钴使得价格更便宜,但前者的缺点是稳定性有所下降,后都也因有一部分镍以三价形式存在,控制不好的话比较容易吸水,也影响电池稳定性。
    总体来说,锂离子电池三元材料的比较优势明显:比容量高,循环寿命长,安全性能好,价格低廉,这来源于三种元素的协同效应:钴可以减少阳离子混合占位,稳定层状结构;镍可以提高材料的容量;而锰可以降低成本,提高安全性。
    由于技术还在发展中,目前的锂离子电池三元材料还有两个缺点:一是平台相对较低,二是首次充放电效率低。不过,在比较优势的强烈吸引下,越来越多的电池生产厂家开始对锂离子电池三元材料产生兴趣,正在准备或者已经开始了对锂离子电池三元材料的生产。

 

 

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