三元鋰電池是一種鋰離子電池。鋰離子電池的一種分類(lèi)方法是按正極材料分類(lèi)。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(shì)
Co3+:減少陽(yáng)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(guò)多的Ni會(huì)與Li位錯(cuò)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(shì),這也是電池的重要因素。電壓平臺(tái)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(tái)越高,比容量越大。因此,相同體積和重量,甚至相同安培小時(shí)的電池,三元鋰電池的電壓平臺(tái)越高,其壽命越長(zhǎng)。
具體來(lái)看,單三元鋰電池的放電電壓平臺(tái)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(lái)看,三元鋰具有優(yōu)勢(shì),是一種綜合性能優(yōu)異的電池。
在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域,三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池是兩種主流。它們的物理和化學(xué)結(jié)構(gòu)不同,所以材料的財(cái)產(chǎn)也不同,導(dǎo)致性能上的差異。
三元鋰電池的優(yōu)點(diǎn)是能量密度高、低溫性能好、充放電密度高、電量估計(jì)準(zhǔn)確,磷酸鐵鋰電池的優(yōu)勢(shì)是成本低、穩(wěn)定。
三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池的電化學(xué)性能也因SOC曲線而不同。三元鋰電池的SOC曲線與其電壓水平有著相對(duì)線性的關(guān)系,而鋰鐵電池由于其長(zhǎng)的充放電平臺(tái)和高原期后的電壓突變,其SOC曲線不能輕易通過(guò)其電壓變化來(lái)確定。
三元鋰電池的估計(jì)SOC在其實(shí)際值的1-2%以內(nèi),而鐵鋰電池的預(yù)計(jì)SOC可能在其實(shí)際價(jià)值的10%左右。車(chē)主經(jīng)常想知道汽車(chē)電池在行駛時(shí)會(huì)持續(xù)多長(zhǎng)時(shí)間(點(diǎn)擊鏈接了解如何計(jì)算),由于SOC曲線的差異,三元鋰電池的汽車(chē)更能計(jì)算和顯示剩余續(xù)航里程,而鐵鋰電池車(chē)型的汽車(chē)則容易出現(xiàn)續(xù)航里程顯示系數(shù)突然下降的情況,從而帶來(lái)所有者使用體驗(yàn)的差異。