三元鋰電池是指采用鎳鈷錳三種過渡金屬氧化物為正極材料的鋰二次電池。它充分綜合了鈷酸鋰良好的循環性能、鎳酸鋰的高比容量和錳酸鋰的高安全性及低成本等特點,利用分子水平混合、摻雜、包覆和表面修飾等方法合成鎳鈷錳等多元素協同的復合嵌鋰氧化物。
三元鋰電池的壽命
所謂鋰電池壽命是指電池在使用過一段時間后,容量衰減為標稱容量(室溫25℃,標準大氣壓,且以0.2C放電的電池容量)的70%,即可認為壽命終止。行業內一般以鋰電池滿充滿放的循環次數來計算循環壽命。在使用的過程中,鋰電池內部會發生不可逆的電化學反應導致容量下降,比如電解液的分解,活性材料的失活,正負極結構的坍塌導致鋰離子嵌入和脫嵌的數量減少等等。實驗標明,更高倍率的放電會導致容量更快的衰減,如果放電電流較低,電池電壓會接近平衡電壓,能釋放出更多的能量。
三元(yuan)鋰電(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)理論壽(shou)命約為800次(ci)循(xun)環在商業化的(de)(de)可充(chong)電(dian)(dian)(dian)鋰電(dian)(dian)(dian)池(chi)中屬于中等。磷酸鐵(tie)鋰約為2000次(ci),而鈦酸鋰據說可以達(da)到(dao)1萬次(ci)循(xun)環。目前主流的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)池(chi)廠家(jia)在其生產的(de)(de)三元(yuan)電(dian)(dian)(dian)芯規格書中承諾大(da)于500次(ci)(標(biao)準條件下充(chong)放電(dian)(dian)(dian)),但(dan)是(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)芯在配組(zu)做成電(dian)(dian)(dian)池(chi)包后,由于一(yi)致(zhi)性問題(ti),主要是(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)壓和內(nei)阻不可能完全(quan)一(yi)樣(yang),其循(xun)環壽(shou)命大(da)約為400次(ci)。另外(wai),鋰電(dian)(dian)(dian)池(chi)若是(shi)(shi)經常在高(gao)(gao)倍率和高(gao)(gao)溫環境(jing)下放電(dian)(dian)(dian),電(dian)(dian)(dian)池(chi)壽(shou)命會大(da)幅下降(jiang)到(dao)不足200次(ci)。
三元鋰電池優缺點
三元鋰(li)電池(chi)在容量與(yu)安(an)全性(xing)方面比較均(jun)衡,是一款綜合(he)性(xing)能優(you)異的電池(chi),主要(yao)優(you)缺點(dian)如下:
能量(liang)(liang)密(mi)度高是三元(yuan)鋰(li)電(dian)(dian)池(chi)的(de)最(zui)大(da)優勢(shi),而電(dian)(dian)壓平臺是電(dian)(dian)池(chi)能量(liang)(liang)密(mi)度的(de)重要指標(biao),決定(ding)著電(dian)(dian)池(chi)的(de)基本效(xiao)能和成本,電(dian)(dian)壓平臺越高,比容量(liang)(liang)越大(da),所以同樣(yang)體積(ji)、重量(liang)(liang),甚至同樣(yang)安時(shi)的(de)電(dian)(dian)池(chi),電(dian)(dian)壓平臺比較高的(de)三元(yuan)材料鋰(li)電(dian)(dian)池(chi)續(xu)航時(shi)間更長(chang)。單(dan)體三元(yuan)鋰(li)電(dian)(dian)池(chi)放電(dian)(dian)電(dian)(dian)壓平臺高達(da)3.7V,磷(lin)酸鐵鋰(li)為3.2V,而鈦酸鋰(li)僅為2.3V,因(yin)此從能量(liang)(liang)密(mi)度角度來說,三元(yuan)鋰(li)電(dian)(dian)池(chi)比磷(lin)酸鐵鋰(li),錳酸鋰(li)或者鈦酸鋰(li)具(ju)有(you)絕對優勢(shi)。
安(an)全(quan)性較(jiao)差和(he)循(xun)環(huan)壽命較(jiao)短是(shi)三(san)(san)元鋰(li)電(dian)(dian)池的(de)主(zhu)要(yao)短板,尤其(qi)是(shi)安(an)全(quan)性能,是(shi)一(yi)直限(xian)制其(qi)大(da)規(gui)模配(pei)組(zu),和(he)大(da)規(gui)模集成應用(yong)的(de)一(yi)個主(zhu)要(yao)因素。大(da)量(liang)實測表明,容(rong)量(liang)較(jiao)大(da)的(de)三(san)(san)元電(dian)(dian)池很難通過(guo)(guo)針刺和(he)過(guo)(guo)充等(deng)安(an)全(quan)性測試,這也是(shi)大(da)容(rong)量(liang)電(dian)(dian)池中一(yi)般都要(yao)多引入(ru)錳(meng)元素,甚至混合錳(meng)酸(suan)鋰(li)一(yi)起(qi)使(shi)用(yong)的(de)原因。500次的(de)循(xun)環(huan)壽命在鋰(li)電(dian)(dian)池中屬于中等(deng)偏下,因此三(san)(san)元鋰(li)電(dian)(dian)池目前最(zui)主(zhu)要(yao)的(de)應用(yong)領域(yu)是(shi)3C數碼(ma)等(deng)消(xiao)費類電(dian)(dian)子產品。