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三元锂离子电池指的是哪三种金属元素

2023-12-09   点击量:162

三元锂离子电池指的是哪三种金属元素?三元锂离子电池是锂离子电池的一种:重要是指做电池的正极材料,通常锂离子电池的正极材料是钴酸锂。三元锂离子电池到底为何叫三元锂离子电池?三元到底指的又是哪三元呢?今天的文章,小编就来处理这一疑问。


三元锂离子电池指的是哪三种金属元素?


三元锂离子电池之所以被成为三元锂离子电池,就是因为其正极材料采用了蕴含镍、钴、锰(或铝)三种金属元素的三元聚合物。三元锂离子电池中三元指的是蕴含镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)或铝(Al)三种金属元素的聚合物,在三元锂离子电池中做正极;锂指的是电解质重要为六氟磷酸锂的电解液,而负极材料一般为石墨。


三元锂离子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。三种金属元素的重要用途和优势如下:


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相近的半径,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。


众所周知,三元材料中的镍含量越高,材料的稳定性越差,安全性越差。目前,虽然业内发展高镍三元锂离子电池材料的“调子”已定,为了在保持其高比能量的同时,兼顾循环寿命和安全性,国内材料和电池公司可谓是苦心造诣,其安全问题仍在继续处理中。


业内专家表示,三元高镍材料的安全性可以通过材料改性优化、表面包覆、调整电解液和负极材料等方式来逐步处理。


材料改性方面,在三元材料晶格中掺杂一些金属离子和非金属离子,可以提高电子电导率和离子电导率,提高电池的输出功率密度,同时可以提高三元材料结构的稳定性。


能量密度高是三元锂离子电池的最大优点,而电压平台是电池能量密度的紧要指标,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离子电池续航时间更长。


在三元锂离子电池的正极材料中,镍、钴、锰(或铝)这三种金属元素缺一不可,多一个或者少一个都会影响其最终的表现或做不成电池。三元锂离子电池能量密度高,循环性能好于正常钴酸锂。目前,随着配方的不断改进和结构完善,电池的标称电压已达到3.7V,在容量上已经达到或超过钴酸锂离子电池水平。


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