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三元鋰離子電池是哪三元?三元鋰離子電池的三元材料介紹


來源:OFweek鋰電網(wǎng)

[導讀]  三元鋰離子電池到底是哪三元?三元鋰離子電池的“三元”指的是包含鎳(Ni)、鈷(Co)、錳(Mn)或鋁(Al)三種金屬元素的聚合物,在三元鋰離子電池中做正極。三者缺一不可,在電池內(nèi)部發(fā)揮巨大的用途。

中國粉體網(wǎng)訊  三元鋰離子電池能量密度高、循環(huán)壽命長、不懼低溫;高溫下穩(wěn)定不足。能量密度可達最高,但高溫性相對較差,關于續(xù)航里程有要求的純電動汽車,其是主流方向,且適合北方天氣,低溫時電池更加穩(wěn)定。特斯拉公布的Model3,即采用松下的21700型三元圓柱形電池。


缺點就是三元材料的脫氧溫度是200℃,并且無法通過針刺實驗,表明三元電池在內(nèi)部短路、電池外殼損壞的情況下,容易引發(fā)燃燒、爆炸等安全事故。


三元鋰離子電池到底是哪三元?三元鋰離子電池的“三元”指的是包含鎳(Ni)、鈷(Co)、錳(Mn)或鋁(Al)三種金屬元素的聚合物,在三元鋰離子電池中做正極。三者缺一不可,在電池內(nèi)部發(fā)揮巨大的用途。


鎳:重要用途是提升電池的體積能量密度,是提升續(xù)航里程的重要突破口,但含量過多會導致鎳離子占據(jù)鋰離子位置(鎳氫混排),導致容量下降。


鈷:抑制陽離子的混排,用以提升穩(wěn)定性和延長電池的壽命,此外,也決定了電池的充放電速度和效率(倍率性能),但過高的鈷含量會導致實際容量降低。


鋁或錳:鈷是十分昂貴的稀有金屬成本高昂,錳或鋁的用途在于降低正極材料成本,同時提升電池的安全性和穩(wěn)定性。


為了提高三元鋰離子電池的容量,就要提高正極中鎳的比例。所以鎳的比例在不斷提高,從早期的NCM111,到近兩年的NCM523、NCM611,再到今年紛紛上馬的NCM811,電池能量密度越來越大,鎳用得也是越來越生猛。


鎳用得多,鈷和錳的比例必然會減少。電池的壽命和穩(wěn)定性是不是會受影響?理論上會,但現(xiàn)在三元鋰離子電池主角無疑就是“高鎳”的三元鋰離子電池。這一方面是政策原因,續(xù)航里程長、電池能量密度高的電動汽車,能拿到的財政補貼就多;另一方面是各汽車廠商要搶風頭,搞續(xù)航里程競賽,好像誰家的車續(xù)航長,誰家的技術(shù)就先進。


隨著補貼政策的“退坡”和退出,三元鋰離子電池的“高鎳”沖動可能會冷靜一下。而隨著磷酸鐵鋰技術(shù)的進步,與三元鋰互爭雄長也在意料之中。比亞迪八月份透露,將推出的全新一代鐵鋰離子電池,體積比能量密度將提升50%,壽命長達8年120萬公里,成本還可以節(jié)約30%。有分析說,磷酸鐵鋰的能量密度有望與622三元鋰離子電池媲美,誠如此,再有安全性好、壽命長、成本低的加持,磷酸鐵鋰離子電池未嘗不會再回舞臺中央。


磷酸鐵鋰離子電池和三元鋰離子電池,不能簡單說哪種好,只能說各擅勝場。磷酸鐵鋰離子電池勝在壽命長、安全性好、成本低,但能量密度和低溫性能稍遜;三元鋰離子電池勝在能量密度大,存電多,但安全性和壽命稍遜。


(中國粉體網(wǎng)編輯整理/星耀)

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