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三元锂电池和镍钴锰电池的区别是什么
镍钴锰三元材料是近年来开发的一类新型锂离子电池正极材料,具有容量高、循环稳定性好、成本适中等重要优点,三元锂电池广泛应用于移动和无线电子设备、电动工具、混合动力和电动交通工具等领域。
三元锂电池又称三元聚合物电池,一般指的是使用镍钴锰酸锂或者镍钴铝酸锂作为正极材料的三元锂电池。是以镍盐、钴盐、锰盐为原料,里面镍钴锰的比例可以根据实际需要调整,所以称之为三元,包含了许多不同比例类型的电池。
其标称电压可达到3.6-3.8V,能量密度比较高,续航里程长,输出功率较大,低温性能优异,造价也比较高。三元锂电池广泛应用于移动和无线电子设备、电动工具、混合动力和电动交通工具等领域。
三元聚合物锂电池是指正极材料使用镍钴锰酸锂(Li(NiCoMn)O2)或者镍钴铝酸锂的三元正极材料的锂电池 【1】,三元复合正极材料是以镍盐、钴盐、锰盐为原料,里面镍钴锰的比例可以根据实际需要调整,三元材料做正极的电池相对于钴酸锂电池安全性高,但是电压太低,用在手机上(手机截止电压一般在3.0V左右)会有明显的容量不足的感觉。
镍锰钴(NMC)的阴极组合作为最成功的锂离子体系之一,镍以高比能量而闻名,但稳定性差;锰尖晶石结构可以实现低内阻但能量低。两种活性金属优势互补。因而国内主要研发NMC电池,当前按照三元材料比例不同,分为111、523、622和811四种,其中881高镍电池成为重点突破方向,因为它是提升电芯能量密度关键。
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三元锂电池有什么优缺点?
1.三元锂电池是锂电池的一种: 主要是指做电池的正极材料,. 通常锂电池的正极材料是钴酸锂.。
2.而用镍钴锰酸锂做正极材料的锂电池俗称三元材料锂电池,它价格比钴酸锂便宜,耐压略高一点,平均电压略低(电池界称电池平台),克容量略高一点但压实比低一点,同型号的电池容量略低于钴酸锂电池。
3.三元锂电池的最大特点就是单位电能比较大,这是与磷酸铁锂电池相比的结果。
4.但是三元锂电池的一个较大缺点是受到撞击和高温时起火点较低。所以对三元锂电池的保护要求很高,以防意外。
三元锂电池在容量与安全性方面比较均衡,是一款综合性能优异的电池。三种金属元素的主要作用和优点如下:
Co3+:减少阳离子混合占位,稳定材料的层状结构,降低阻抗值,提高电导率,提高循环和效率性能。
Ni2+:可提高材料的容量(提高材料的体积能量密度),而由于Li和Ni相似的半径,过多的Ni也会因为与Li发生位错现象导致锂镍混排,锂层中镍离子浓度越大,锂在层状结构中的脱嵌越难,导致电化学性能变差。
Mn4+:不仅可以降低材料成本,而且还可以提高材料的安全性和稳定性。但过高的Mn含量会容易出现尖晶石相而破坏层状结构,使容量降低,循环衰减。
能量密度高是三元锂电池的最大优势,而电压平台是电池能量密度的重要指标,决定着电池的基本效能和成本,电压平台越高,比容量越大,所以同样体积、重量,甚至同样安时的电池,电压平台比较高的三元材料锂电池续航时间更长。
单体三元锂电池放电电压平台高达3.7V,磷酸铁锂为3.2V,而钛酸锂仅为2.3V,因此从能量密度角度来说,三元锂电池具有绝对优势。
三元锂电池在冬季低温0-5度的气温下下,大约是夏天的90%左右,有下降,但还不太明显。更靠北方的地区,下降的会更多一点。
三元锂电池的三元指的是什么意思
三元:电池的正极包含镍、钴、锰(或铝)三种金属元素的聚合物;锂:电解质以六氟磷酸锂为主的锂盐。负极材料的特性在名字中没有体现,主要是因为绝大多数锂离子电池的负极材料都是石墨。
三元锂电池的全称正极材料使用镍钴锰酸锂或镍钴铝酸锂等三元聚合物的锂离子二次电池。
正极:锂电池中的正极材料决定了其能量密度,是锂电池最重要的一个特性;负极:起氧化作用;电解液:起传导离子的作用。
“三元”和“锂”:三元:电池的正极包含镍、钴、锰(或铝)三种金属元素的聚合物;锂:电解质以六氟磷酸锂为主的锂盐。
负极材料的特性在名字中没有体现,主要是因为绝大多数锂离子电池的负极材料都是石墨。
镍:是副族中的活性金属,主要作用是提升电池的体积能量密度,是提升续航里程的主要突破口;钴:也是副族中的活性金属,起到提升稳定性和延长电池的寿命的作用,也决定了电池的充放电速度和效率(倍率性能);锰/铝:提高电池的安全性和稳定性。
在三元锂电池的正极材料中,镍、钴、锰(或铝)这三种金属元素缺一不可,多一个或者少一个都会影响其最终的表现或做不成电池。
虽然镍、钴、锰(或铝)三者缺一不可,但我们根据自己的需求,适当调节锂电池中镍、钴、锰(或铝)的混合比例(摩尔比),来让锂电池表现出不一样的特性。
不同的比例:提高镍的比例:电池能量更足;提高钴的比例:电池寿命更长、充电更快;提高锰/铝的比例:电池更稳定、成本更低。
根据正极材料中镍钴锰(或铝)3种元素的混合比例不同,也就有了不同的三元型号,如:111、523、622、811等。
最后我们来概括一下三元锂电池的特点:能量密度高,续航里程有保障;寿命、输出功率、成本控制还都不错;安全性虽然很差,但改起来总比提升能量密度容易,省时省力。
这也奠定了三元锂电池在电池里的大牛地位。
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