三元动力锂电池愈发强势原因

三向动力锂离子电池日益强劲的原因显露出来

 

众所周知，近年来，以三元材料为正极材料的动力锂离子电池凭借其高容量、良好的循环稳定性、适中的成本等重要优势，在动力锂电池行业中逐渐占据越来越重要的地位。

 

在新能源轿车中，三元锂离子电池的份额已超过磷酸铁锂离子电池成为一大亮点，包括吉利、奇瑞、长安、众泰、我国等国内各大主流汽车公司都纷纷推出使用三元动力锂电池的新能源车型。如北汽EV系列、奇瑞eQ、arezer3EV、江淮iEV4、众泰云100、吉利帝豪EV等。毕竟，是什么让三元电池更强大呢?

 

根据之前的一篇文章，握住你的手学习锂离子电池，锂离子电池的功能取决于它的阳极材料，也通常以它的名字命名。市场上提到的三元材料电池重要是指以镍、钴、锰为正极材料的锂离子电池。

 

1.镍钴锰三元阳极材料的结构特点

 

NMC三元材料一般可以表示为:LiNixCoyMnzO2，其中x+y+z=1。

 

根据三种元素的摩尔比(x∶y∶z)的不同，它们被称为不同的体系。摩尔比为5∶2∶3的体系称为523体系。

 

镍、钴、锰三元猜测，三种元素的重要价态为+2、+3和+4，镍为重要活性元素。充电过程中的反应和电荷转移如下:

 

正反应:LiMO2→Li1-xMO2+xLi++xe-

 

负反应:nC+xLi++xe--→LixCn

 

电池总反应:LiMO2+nC→li1-xmo2+LixCn

 

一般来说，活性金属组分含量越高，材料的承载能力越大。但当Ni含量过高时，会使Ni2+占据Li+位置，加重阳离子混合，导致容量下降。Co也是一种活性金属，但它可以抑制阳离子的混合，进而稳定材料的层状结构。锰不参与电化学反应，能供应安全稳定，同时降低成本。

 

2.不同系统的NMC三元锂离子电池的特性

 

目前市场上有许多镍钴锰三元系电池，如523,111,811系等。图2可以帮助我们直观地理解每个系统的特点和差异。

 

作为汽车动力锂电池，市场对其能量密度的要求越来越严格。然而，鱼与熊掌不可兼得。从图2可以看出，为了得到一个高能量密度的安全稳定的动力锂电池，要在三元组中加入镍和钴的比例。伴随而来的是Ni鲜明的安全风险特点和Co资源缺乏所带来的资金补充。

 

对镍钴锰三元电池的各个系统也作了简要的介绍。

 

2.1LiNi0.5Co0.2Mn0.302

 

523型三元材料是目前用量最大的三元材料，由于其比容量和热稳定性高，且工艺的先进性和稳定性不断提高，市场份额迅速扩大。523型三元材料追求体积大、比容量大(压实密度大)，兼顾循环功能、倍增器功能、热稳定性、自放电等平衡，作为动力锂电池，可大大提高电动工具的耐久能力。

 

2.2LiNi1/3co1/3mn1/302

 

111型三元材料具有能量、倍增器、循环性和安全性能等优点。但是111型材料的低一次充放电功率和锂层中阳离子的混合排影响了材料的稳定性，放电电压平台较低。目前，lini1/3co1/3mn1/302材料在高温高压下的振动密度、循环稳定性和乘子函数已经成为该材料的研究热点。111型三元材料动力锂电池具有比容量高、循环性、多样性、低温放电、充电持久性、安全性能等特点，能够满足电动汽车和混合动力汽车对动力锂电池的要求。

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