三元锂电池有什么优缺点

2018-05-13      9663 次浏览

     1.三元锂电池锂电池的一种:主要是指做电池的正极材料,.通常锂电池的正极材料是钴酸锂.。


  2.而用镍钴锰酸锂做正极材料的锂电池俗称三元材料锂电池,它价格比钴酸锂便宜,耐压略高一点,平均电压略低(电池界称电池平台),克容量略高一点但压实比低一点,同型号的电池容量略低于钴酸锂电池


  3.三元锂电池的最大特点就是单位电能比较大,这是与磷酸铁锂电池相比的结果。


  4.但是三元锂电池的一个较大缺点是受到撞击和高温时起火点较低。所以对三元锂电池的保护要求很高,以防意外。


  三元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。三种金属元素的主要作用和优点如下:


  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,提高循环和效率性能。


  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。


  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电池的最大优势,而电压平台是电池能量密度的重要指标,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电池续航时间更长。


  单体三元锂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,三元锂电池具有绝对优势。


  三元锂电池在冬季低温0-5度的气温下下,大约是夏天的90%左右,有下降,但还不太明显。更靠北方的地区,下降的会更多一点。


  1、电压平台高。电压平台是电池能量密度的重要指标,决定着电池的基本效能和成本,因此对电池材料的选用,有重要的意义。电压平台越高,比容量越大,肯定同样体积、重量,甚至同样安时的电池,电压平台比较高的三元材料锂电池续航里程更远。三元材料的电压平台明显比磷酸铁锂高,高线可以达到4.2伏,放电平台可以达到3.6或者3.7伏。


  2、能量密度高


  3、振实密度高


  1、安全性差


  2、耐高温性差


  3、寿命差


  4、大功率放电差


  5、元素有毒(三元锂电池大功率充放电后温度急剧升高,高温后释放氧气极容易燃烧)


  1、LMO没有贵金属,价格相对较低;而NCM受困于钴价高企,价格高(高镍材料能降BOM成本,但是工艺成本增加)。2、LMO电压平台高,~3.75~3.8V,NCM电压平台低,3.6~3.7V3、LMO尖晶石结构,安全性相对好一些;NCM层状结构,容易锂镍混排,安全性差(Ni%越高越差)4、最关键的克容量上,LMO较低,NCM较高。具体参考@火尧的回答5、LMO高温性能特别差,所以,工业用法都是LMO掺杂三元。典型的如LMO:NCM=7:3(低成本,电动自行车),5:5or3:7,物流车6、加上LFP后,整体成本:纯LMO<LFP≤LMO混NCM<NCM7、寿命一般锰酸锂的特点,比较适用于:①成本敏感;②能量密度有一定的要求;③安全性要求不高的领域,如电动自行车,低速车等


  锰酸锂有三种:1层状锰酸锂LiMnO2,理论容量285mA·h/g,电压平台4V。层状结构难合成,不稳定,极易生成Li2Mn2O4尖晶石结构而导致电压平台下降,稳定性差,容量不可逆衰减等。2高压尖晶石锰酸锂LiMn2O4,理论容量148mA·h/g,电压平台4.15。高温性能差,55℃以上容量衰减严重。也易生成Li2Mn2O4尖晶石结构而导致电压平台下降,稳定性差,容量不可逆衰减等。工业上锰酸锂目前用的是这种。3尖晶石锰酸锂Li2Mn2O4,电压低(3V),容量低,循环差,都在研究如何避免这种东西产生。三元:为了解决层状锰酸锂的缺陷,通过掺杂金属元素的方法,发明了Ni、Co(Al)取代锰的三元材料LiNiCoMnO2(LiNiCoAlO2),兼顾了镍酸锂的高容量高电压、锰酸锂的高压高安全性,钴酸锂的良好循环性,同时克服了锰酸锂镍酸锂合成困难且不稳定、钴酸锂成本高的缺点,成为了目前的主流正极材料。理论容量280mA·h/g,电压2.7~4.2,现在实际做出来的容量在160mA·h/g左右。未来几年,目前的三元在三年后基本会被淘汰,高镍和NCA占主角。10年后估计整个三元会被淘汰,会有新型的电池体系来替代三元。


  锰酸锂性能指标优异,与政策结合度高在公布的前三批新能源推广车型目录中,纯电动客车配套的锰酸锂电池能量密度均超过了115wh/kg,一改此前市场锰酸锂能量密度低的观点,而起点研究(SPIR)通过对盟固利、星恒、亿鹏等几家锰酸锂电池企业的调研,发现锰酸锂电池的SOC循环能达到2000C,与三元体系相差无几。而在政策对能量密度和快充性能的双重要求下,锰酸锂电池具备的功率性能、放电倍率性能、低温性能好、电压频率高的特点亦能够充分满足市场需求。


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