三元鋰電池是一種鋰離子電池。鋰離子電池的一種分類方法是按正極材料分類。鋰電池的正極材料有很多種,主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。
通常,鋰電池的正極材料是鈷酸鋰,三元鋰電池是使用三元材料鎳鈷錳酸鋰作為正極材料的鋰電池。
還有使用鎳、鈷和鋁作為正極材料的三元鋰電池。鋰鎳鈷錳酸比鋰鈷酸便宜,目前的三元材料電池已經(jīng)取代了此前廣泛使用的鋰鈷錳電池。
三元鋰電池的優(yōu)勢
Co3+:減少陽離子混合物的占據(jù),穩(wěn)定材料的層狀結(jié)構(gòu),降低阻抗值,提高電導(dǎo)率,改善循環(huán)和效率性能。
Ni2+:可以提高材料的容量(提高材料的體積能量密度),并且由于Li和Ni的半徑相似,過多的Ni會與Li位錯并導(dǎo)致鋰和鎳混合。
鋰層中鎳離子的濃度越大,鋰在層狀結(jié)構(gòu)中越難分解,導(dǎo)致電化學(xué)性能較差。
Mn4+:它不僅可以降低材料成本,還可以提高材料的性和穩(wěn)定性。然而,高M(jìn)n含量將容易出現(xiàn)尖晶石相并破壞層狀結(jié)構(gòu),導(dǎo)致容量降低和循環(huán)衰減。
高能量密度和良好的循環(huán)性能是三元鋰電池的蕞大優(yōu)勢,這也是電池的重要因素。電壓平臺決定電池的基本效率和成本,是電池能量密度的重要指標(biāo)。
電壓平臺越高,比容量越大。因此,相同體積和重量,甚至相同安培小時的電池,三元鋰電池的電壓平臺越高,其壽命越長。
具體來看,單三元鋰電池的放電電壓平臺高達(dá)3.7V,磷酸鐵鋰為3.2V,鈦酸鋰僅為2.3V,因此從能量密度來看,三元鋰具有優(yōu)勢,是一種綜合性能優(yōu)異的電池。
通過比較三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池的性能差異,發(fā)現(xiàn)三元正極由于與鋰鐵的橄欖石結(jié)構(gòu)相比,其低溫性能也優(yōu)于鋰鐵。
在零下20℃下,三元鋰電池的釋放容量比鐵鋰電池高15pct。這種性能差異將使配備三元鋰電池的汽車在冬季擁有比鐵鋰電池更好的續(xù)航里程。
由于其更穩(wěn)定的晶格結(jié)構(gòu),鋰鐵材料在高溫下的性和穩(wěn)定性方面具有明顯的優(yōu)勢。同時,鐵鋰的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)也帶來了比三元更高的第 一效應(yīng)和循環(huán)壽命。
進(jìn)入新能源時代,以磷酸鐵鋰電池取代鉛酸電池作為啟動電池形式,歷經(jīng)十余年研發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新,率先使用磷酸鐵鋰電池實(shí)現(xiàn)整車無鉛化。借助其在電池領(lǐng)域的優(yōu)勢資源和技術(shù)儲備,迅速開發(fā)出磷酸鐵鋰汽車啟動電池。雖然成本比鉛酸電池高,但解決了鉛酸電池作為汽車啟動電池帶來的各種問題。