鉅大LARGE | 點擊量:1220次 | 2020年11月24日
鋰離子電池性能的關鍵因素是什么
正極材料是決定鋰離子電池性能的關鍵材料之一,也是目前商業(yè)化鋰離子電池中重要的鋰離子來源,其性能和價格對鋰離子電池的影響較大。格瑞普目前研制成功并廣泛應用的有鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、三元材料等。
有關如何在三者之間做選擇,我們今天來簡單分析一下。
磷酸鐵鋰
磷酸鐵鋰離子電池是鋰離子電池的一種,是用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。特點是安全穩(wěn)定性強、耐高溫、循環(huán)性能好。
三元鋰
又被為三元聚合物鋰離子電池,指的是鎳鈷錳酸鋰或者鎳鈷鋁酸鋰作為正極材料的鋰離子電池。由于三元鋰離子電池體積更小、能力密度更高,目前正廣泛應用于新能源汽車上,比如我們熟知的特斯拉,旗下所有車型都是采用了三元鋰離子電池。
鈷酸鋰
鈷酸鋰離子電池結構穩(wěn)定、比容量高、綜合性能突出,重要用于中小型號電芯,廣泛應用于筆記本電腦、手機、MP3/4等小型電子設備、及其它便攜式電子設備中,標稱電壓3.7V。其特點:電化學性能優(yōu)越、加工性能優(yōu)異、密度大,有助于提高電池體積比容量,產品性能穩(wěn)定,一致性好。
用人如器,知人善任知
從能量密度和安全性綜合來看,綜合性能更好的磷酸鐵鋰離子電池、三元鋰電和鈷酸鋰成為了動力鋰電池的主流。
1、磷酸鐵鋰(LFP):能量密度低,安全性高
磷酸鐵鋰是目前廣受關注的正極材料之一,理論比容量為170mAh/g,實際比容量可達150mAh/g以上,成本低,安全性好,循環(huán)壽命長,磷酸鐵鋰離子電池在工業(yè)領域得到廣泛應用。
2、鈷酸鋰(LCO):適合小型電池,容量高、安全穩(wěn)定
鈷酸鋰是第一代商業(yè)化正極材料,在幾十年的發(fā)展中性能提高,成為最成熟的鋰離子電池正極材料。鈷酸鋰具有放電平臺高、比容量較高、循環(huán)性能好、合成工藝簡單等優(yōu)點。
鈷酸鋰是小型鋰離子電池的最佳選擇。目前在3C電子中,大多數使用鈷酸鋰,在更為重視體積密度的小型電池中,鈷酸鋰占有著一席之地。
3、三元材料(NCM、NCA):性能可調控
三元材料是與鈷酸鋰結構極為相似的鋰鎳鈷錳氧化物(LiNixCoyMn1-x-yO2)的俗稱,這種材料在比能量、循環(huán)性、安全性和成本方面可以進行均衡和調控。
鎳鈷錳三種元素的不同配置將為材料帶來不同的性能:
鎳含量新增將新增材料的容量,但會使循環(huán)性能變差;
鈷的存在可使材料結構更加穩(wěn)定,但含量過高會使容量降低;
錳的存在可以降低成本并改善安全性能,但含量過高則會破壞材料的層狀結構。
因此,找到三種材料的比例關系以達到綜合性能最優(yōu)化,是三元材料研發(fā)的重點。常見配比有NCM111、523、622、811等。NCA(LiNi0.8Co0.15Al0.05O2)則是將其中的錳元素用鋁元素來替代,一定程度上改善材料的結構穩(wěn)定性,但其鋁含量較少,可近似看成是一種二元材料。
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