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如何區(qū)分三元鋰電池

鉅大鋰電  |  點(diǎn)擊量:0  |  2019年06月14日  

目前對三元材料的研究主要集中在前驅(qū)體的制備,材料的合成以及電化學(xué)性能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系上。該材料中大部分過渡金屬元素Ni、Co、Mn分別以+2、+3、+4價(jià)態(tài)存在,在充放電過程中,發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的只有Ni2+/Ni4+和Co3+/Co4+,Mn基本不參與電化學(xué)反應(yīng),只是起到穩(wěn)定材料結(jié)構(gòu)的作用。關(guān)于制備方法,工業(yè)上常用的合成方法有:高溫固相法,共沉淀法,溶膠-凝膠法,水熱合成法,燃燒法等。三元材料是一種綜合性能優(yōu)越的鋰電池正極材料,在一定范圍內(nèi)改變?nèi)N材料的摩爾配比,并加入相應(yīng)的添加劑(粘結(jié)劑,導(dǎo)電劑,集流體等),可以得到在某一方面有突出的表現(xiàn)特性,比如動(dòng)力型三元鋰電池,容量型三元鋰電池,超低溫三元鋰電池等等。

三元聚合物鋰電池

三元聚合物鋰電池是指正極材料使用鎳鈷錳酸鋰(Li(NiCoMn)O2)三元正極材料,且使用凝膠聚合物電解質(zhì)的鋰電池。電解液作為離子運(yùn)動(dòng)的傳輸介質(zhì),一般由溶劑和鋰鹽組成,鋰二次電池的電解液主要有液體電解液,離子液體電解液,固態(tài)聚合物電解質(zhì)和凝膠聚合物電解質(zhì)。凝膠聚合物電解質(zhì)由聚合物,有機(jī)溶劑和鋰鹽組成,通過將有機(jī)電解液和固態(tài)聚合物基質(zhì)混合制得。因以凝膠態(tài)形式存在,兼具了固體電解質(zhì)和液體電解液的優(yōu)點(diǎn),由于電解液被限制在聚合物鏈中,在較寬的溫度范圍內(nèi)也具有較高的離子電導(dǎo)率(可達(dá)10-3S/cm)。其最大的優(yōu)點(diǎn)是隔膜機(jī)械強(qiáng)度高,薄膜提供了很大的表面積。薄膜越薄能量密度越高,因?yàn)楦嗟幕钚晕镔|(zhì)可以嵌入電池中。另外,其電化學(xué)穩(wěn)定性也非常好,耐高溫,市面上的高溫電池大部分均采用聚合物電解質(zhì)。

動(dòng)三元力鋰電池

所謂動(dòng)力電池是指電池支持高倍率大電流放電,功率密度高,單位時(shí)間內(nèi)釋放的能量多。倍率放電能力指的是充放電倍率增加的情況下,電池容量的保持能力。充放電的倍率用xC表示,1C意味著電池的標(biāo)稱容量能在1h用完,而以2C的倍率放電則可用30min。

電池的動(dòng)力/倍率性能與電池的設(shè)計(jì)密切相關(guān),受多種因素的影響,比如電解液,隔膜,活性材料的類型,活性顆粒的大小等等。這些因素中間,電極的厚度是影響大電流放電能力的主要因素。倍率放電能力可以通過將電極變薄而大大改進(jìn),因?yàn)楸〉碾姌O里面具有較小的電子阻抗和離子阻抗,然而電極變薄會(huì)導(dǎo)致電極內(nèi)更少的活性物質(zhì)量,因此電池容量會(huì)減少。所以三元動(dòng)力鋰電池主要的技術(shù)挑戰(zhàn)在于不減少容量的情況下增加大電流放電能力。

對三元?jiǎng)恿︿囯姵貋碚f,目前研究最多,技術(shù)最成熟的當(dāng)屬日本松下公司,實(shí)驗(yàn)階段已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)30C放電,其中已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)商業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的動(dòng)力型18650三元鋰電池放電倍率可達(dá)12C,容量也高達(dá)3300mAh。國內(nèi)也有廠家做到較高的放電倍率,但電池的穩(wěn)定性還有待提高,尤其在使用一段時(shí)間后,其循環(huán)壽命和倍率放電能力會(huì)大大減小。有研究報(bào)道,通過顆粒包覆和改性等方法,可以提高鋰電池的倍率性能。

三元低溫鋰電池

電池的溫度特性是電池可靠性的指示器,電池的性能也可通過改變環(huán)境溫度來進(jìn)行評估。鋰電池的低溫特性主要從低溫放電特性和循環(huán)壽命來考察,低溫電池最主要的是保持低溫條件下物質(zhì)的流動(dòng)性,使鋰離子能夠自由穿梭于正負(fù)極之間,實(shí)現(xiàn)電池的充放電。比如使用熔點(diǎn)低的電解液,減小活性材料的粒徑,將增強(qiáng)電池的低溫性能,這是因?yàn)樵黾恿虽囯x子的通道,在一定程度上彌補(bǔ)了低溫下鋰離子移動(dòng)慢的缺陷。

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