簡(jiǎn)介

三元鋰電池指其正極材料含有鎳鈷錳或鎳鈷鋁的鋰電池。鋰電池主要有三種類型：三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池、鋰離子電池等。如今，國(guó)內(nèi)外三元鋰電池廠家基本上都能達(dá)到放電溫度-20攝氏度，放電容量超過(guò)50%，循環(huán)壽命400次，完全能滿足用戶需求。但在航空航天、軍事裝備等特殊產(chǎn)品中，鋰電池必須能夠達(dá)到較低的放電溫度，以滿足苛刻的使用條件。三元鋰電池是使用三種過(guò)渡金屬氧化物(鎳、鈷和錳)作為正極材料的鋰電池。該材料綜合了鈷酸鋰、鋰鎳和錳酸鋰三種材料的優(yōu)點(diǎn)，所以它們的性能優(yōu)于任何一種單組分正極材料的鋰電池。

三元鋰電池分類

三元聚合物鋰電池

三元聚合物鋰電池由錳酸鎳鈷鋰和凝膠聚合物電解質(zhì)組成。電解液是鋰離子運(yùn)動(dòng)的傳遞介質(zhì)，通常含有溶劑和鋰鹽。鋰二次電池的電解質(zhì)主要由液態(tài)電解質(zhì)、離子液體電解質(zhì)、固體聚合物電解質(zhì)和凝膠聚合物電解質(zhì)組成。

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動(dòng)力電池是以高功率密度和每單位時(shí)間釋放更多的能量來(lái)支持大電流高速放電。容量是當(dāng)電池充放電速率增大時(shí)電池的容量。充放電倍率用C表示，1C表示電池額定容量可用1小時(shí)，那么2C則可用30分鐘。目前，已有一些廠家達(dá)到了較高的放電率，但電池的穩(wěn)定性還有待提高，尤其是經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用后，其循環(huán)壽命和放電倍數(shù)都會(huì)大大降低。

三元低溫鋰電池

電池組溫度特性是其可靠性的標(biāo)志，可以通過(guò)改變環(huán)境溫度來(lái)評(píng)價(jià)電池的性能。根據(jù)鋰電池低溫放電特性和循環(huán)壽命，研究其低溫性能。主要是保持材料在低溫條件下的流動(dòng)性，使鋰離子在正負(fù)極之間自由穿梭，實(shí)現(xiàn)電池的正常充放電。

三元鋰電池的應(yīng)用領(lǐng)域

三元鋰電池的使用壽命長(zhǎng)，其安全性比其它類型的鋰電池高，所以一般不會(huì)爆炸。三元鋰電池能量密度高、安全性和穩(wěn)定性好、具有不錯(cuò)的電化學(xué)性能(如支持高速率放電)和較低的成本等優(yōu)勢(shì)，已廣泛應(yīng)用于中小型鋰電池領(lǐng)域，如消費(fèi)電子產(chǎn)品、工業(yè)設(shè)備、醫(yī)療器械、智能機(jī)器人、AGV物流車、無(wú)人機(jī)和新能源車等動(dòng)力鋰電池領(lǐng)域，有著強(qiáng)大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

三元鋰電池輸出電壓穩(wěn)定、輸出電壓高、性能穩(wěn)定、容量大、壽命長(zhǎng)、工作溫度范圍寬、安全環(huán)保無(wú)污染，所以三元鋰電池在未來(lái)的發(fā)展中還有很大的提升空間，但仍需不斷創(chuàng)新升級(jí)，以達(dá)到改善自身缺陷的目的。

三元鋰電池的壽命

三元鋰電池的壽命是在使用到一定程度后，通過(guò)容量衰減率計(jì)算出來(lái)，直至容量為零壽命終止。行業(yè)中的算法是三元鋰電池在充滿電后放電一次，即循環(huán)壽命。鋰電池組在使用過(guò)程中發(fā)生不可逆化學(xué)反應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致電池容量下降。例如使用不當(dāng)或**或極低溫時(shí)使用、電解溶液分解、活性物質(zhì)失活、正負(fù)極結(jié)構(gòu)崩塌等，都會(huì)導(dǎo)致容量降低。實(shí)驗(yàn)表明，較大的放電倍率會(huì)引起較大的功率衰減，在較低的放電電流下，電池電壓將接近平衡電壓，釋放更多能量。

三元鋰電池理論壽命為1200次，即完全循環(huán)壽命，按使用頻率來(lái)說(shuō)，三天充放電一次，一年充放電120次，三元鋰電池壽命可達(dá)十年，即使在使用過(guò)程中有損耗，也可以達(dá)到八年以上，這是理論壽命。

在理論壽命上，三元鋰電池在鋰電池大家族中屬于中等壽命。磷酸鐵鋰電池大約是2000次，而鈦酸鋰被認(rèn)為可以10000次循環(huán)。當(dāng)前主流電池廠商在其生產(chǎn)的三元電池規(guī)格說(shuō)明書(shū)中承諾超過(guò)500次(標(biāo)準(zhǔn)條件下充放電)，但在配組做成電池組后，由于電芯的電壓和內(nèi)阻不可能完全相同，其循環(huán)壽命約為400次。不建議進(jìn)行深度充放電，否則會(huì)對(duì)電池的正負(fù)極結(jié)構(gòu)造成不可逆的破壞，若以淺充淺放來(lái)計(jì)算，循環(huán)壽命至少為1000次。此外，鋰電池如果經(jīng)常在高倍率和高溫環(huán)境下放電，其電池壽命將大幅下降。

三元鋰電池的特點(diǎn)

1.三元鋰電池具有**的能量密度，超長(zhǎng)的循環(huán)壽命，良好的溫度特性，穩(wěn)定的安全性能等優(yōu)點(diǎn)，隨著鋰電池技術(shù)的進(jìn)一步突破，性價(jià)比越來(lái)越高，在儲(chǔ)能、動(dòng)力等領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，是綠色城市解決方案的理想選擇。

2.三元鋰電池體積小、重量輕、優(yōu)化的智能管理系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)監(jiān)控和保護(hù)鋰電池的充、放電電流及單體電壓。

3.綠色環(huán)保，不論生產(chǎn)、使用和報(bào)廢，都不含有、也不產(chǎn)生任何有毒有害重金屬元素和物質(zhì)。

三元鋰電池的特點(diǎn)

三元鋰離子電池，簡(jiǎn)稱三元鋰電池，由三元聚合物組成，即鎳鈷錳酸鋰或鎳鈷鋁酸鋰，三元鋰是含有鎳(Ni)、鈷(Co)、錳(Mn)或鋁(Al)三種金屬元素的聚合物，作為三元鋰離子電池的正極，負(fù)極材料一般為石墨。

Co3+：減少陽(yáng)離子混合占位，穩(wěn)定材料的層狀結(jié)構(gòu)，降低阻抗值，提高電導(dǎo)率，提高循環(huán)和效率性能。

Ni2+：可提高材料的容量（提高材料的體積能量密度），而由于Li和Ni相似的半徑，過(guò)多的Ni也會(huì)因?yàn)楹蚅i發(fā)生位錯(cuò)現(xiàn)象導(dǎo)致鋰鎳混排，鋰層中鎳離子濃度越大，鋰在層狀結(jié)構(gòu)中的脫嵌越難，導(dǎo)致電化學(xué)性能變差。

Mn4+：不僅可以降低材料成本，而且還可以提高材料的安全性和穩(wěn)定性。但過(guò)高的Mn含量會(huì)容易出現(xiàn)尖晶石相而破壞層狀結(jié)構(gòu)，會(huì)使容量降低，循環(huán)衰減。

能量密度高、循環(huán)性能好是三元鋰電池的優(yōu)勢(shì)，而電壓是電池能量密度的重要指標(biāo)，決定著電池的基本性能和成本，電壓越高，容量越大。所以同樣體積、重量，甚至同樣安時(shí)的電池，電壓比較高的三元材料鋰電池續(xù)航時(shí)間更長(zhǎng)。

單體三元鋰電池放電電壓平臺(tái)高達(dá)3.7V，磷酸鐵鋰為3.2V，而鈦酸鋰僅為2.3V，因此從能量密度角度來(lái)說(shuō)，三元鋰電池具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。