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    車用鋰電池

    問題解答

    news center

    簡介

    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,國內外三元鋰電池廠家基本上都能達到放電溫度-20攝氏度,放電容量超過50%,循環壽命400次,完全能滿足用戶需求。但在航空航天、軍事裝備等特殊產品中,鋰電池必須能夠達到較低的放電溫度,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點,所以它們的性能優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組成。電解液是鋰離子運動的傳遞介質,通常含有溶劑和鋰鹽。鋰二次電池的電解質主要由液態電解質、離子液體電解質、固體聚合物電解質和凝膠聚合物電解質組成。

    三元動力鋰電池

    動力電池是以高功率密度和每單位時間釋放更多的能量來支持大電流高速放電。容量是當電池充放電速率增大時電池的容量。充放電倍率用C表示,1C表示電池額定容量可用1小時,那么2C則可用30分鐘。目前,已有一些廠家達到了較高的放電率,但電池的穩定性還有待提高,尤其是經過一段時間的使用后,其循環壽命和放電倍數都會大大降低。

    三元低溫鋰電池

    電池組溫度特性是其可靠性的標志,可以通過改變環境溫度來評價電池的性能。根據鋰電池低溫放電特性和循環壽命,研究其低溫性能。主要是保持材料在低溫條件下的流動性,使鋰離子在正負極之間自由穿梭,實現電池的正常充放電。

    三元鋰電池的應用領域

    三元鋰電池的使用壽命長,其安全性比其它類型的鋰電池高,所以一般不會爆炸。三元鋰電池能量密度高、安全性和穩定性好、具有不錯的電化學性能(如支持高速率放電)和較低的成本等優勢,已廣泛應用于中小型鋰電池領域,如消費電子產品、工業設備、醫療器械、智能機器人、AGV物流車、無人機和新能源車等動力鋰電池領域,有著強大的發展潛力。

    三元鋰電池輸出電壓穩定、輸出電壓高、性能穩定、容量大、壽命長、工作溫度范圍寬、安全環保無污染,所以三元鋰電池在未來的發展中還有很大的提升空間,但仍需不斷創新升級,以達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,通過容量衰減率計算出來,直至容量為零壽命終止。行業中的算法是三元鋰電池在充滿電后放電一次,即循環壽命。鋰電池組在使用過程中發生不可逆化學反應,會導致電池容量下降。例如使用不當或極高或極低溫時使用、電解溶液分解、活性物質失活、正負極結構崩塌等,都會導致容量降低。實驗表明,較大的放電倍率會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,即完全循環壽命,按使用頻率來說,三天充放電一次,一年充放電120次,三元鋰電池壽命可達十年,即使在使用過程中有損耗,也可以達到八年以上,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,而鈦酸鋰被認為可以10000次循環。當前主流電池廠商在其生產的三元電池規格說明書中承諾超過500次(標準條件下充放電),但在配組做成電池組后,由于電芯的電壓和內阻不可能完全相同,其循環壽命約為400次。不建議進行深度充放電,否則會對電池的正負極結構造成不可逆的破壞,若以淺充淺放來計算,循環壽命至少為1000次。此外,鋰電池如果經常在高倍率和高溫環境下放電,其電池壽命將大幅下降。

    三元鋰電池的特點

    1.三元鋰電池具有極高的能量密度,超長的循環壽命,良好的溫度特性,穩定的安全性能等優點,隨著鋰電池技術的進一步突破,性價比越來越高,在儲能、動力等領域的應用已經非常廣泛,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、優化的智能管理系統,可實時監控和保護鋰電池的充、放電電流及單體電壓。

    3.綠色環保,不論生產、使用和報廢,都不含有、也不產生任何有毒有害重金屬元素和物質。

    三元鋰電池的特點

    三元鋰離子電池,簡稱三元鋰電池,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,負極材料一般為石墨。

    Co3+:減少陽離子混合占位,穩定材料的層狀結構,降低阻抗值,提高電導率,提高循環和效率性能。

    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,過多的Ni也會因為和Li發生位錯現象導致鋰鎳混排,鋰層中鎳離子濃度越大,鋰在層狀結構中的脫嵌越難,導致電化學性能變差。

    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定性。但過高的Mn含量會容易出現尖晶石相而破壞層狀結構,會使容量降低,循環衰減。

    能量密度高、循環性能好是三元鋰電池的優勢,而電壓是電池能量密度的重要指標,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,甚至同樣安時的電池,電壓比較高的三元材料鋰電池續航時間更長。

    單體三元鋰電池放電電壓平臺高達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說,三元鋰電池具有絕對優勢。

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