如今,汽車行業(yè)正處于高速電氣化的過程中,汽車電池已經成為電動汽車中非常重要的一部分,這在相當程度上影響并決定了汽車的成本、里程、價格、穩(wěn)定性和性。
因此,汽車電池的重要性超過了傳統(tǒng)燃油車的發(fā)動機。選擇哪種電池來確保電動汽車的良好性能已成為一個問題。三元鋰電池是電動汽車電池的主要電池材料之一。
三元鋰電池的優(yōu)勢
Co3+:減少陽離子混合物的占據,穩(wěn)定材料的層狀結構,降低阻抗值,提高電導率,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,過多的Ni會與Li位錯并導致鋰和鎳混合。
鋰層中鎳離子的濃度越大,鋰在層狀結構中越難分解,導致電化學性能較差。
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Mn含量將容易出現尖晶石相并破壞層狀結構,導致容量降低和循環(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,這也是電池的重要因素。電壓平臺決定電池的基本效率和成本,是電池能量密度的重要指標。
電壓平臺越高,比容量越大。因此,相同體積和重量,甚至相同安培小時的電池,三元鋰電池的電壓平臺越高,其壽命越長。
具體來看,單三元鋰電池的放電電壓平臺高達3.7V,磷酸鐵鋰為3.2V,鈦酸鋰僅為2.3V,因此從能量密度來看,三元鋰具有優(yōu)勢,是一種綜合性能優(yōu)異的電池。
從理論上講,如果三元鋰和磷酸鐵鋰電池按一定比例串聯在一起,就可以得到各方面相對均衡的電池。而串聯后,由于電池系統(tǒng)具有更好的鐵鋰電池的耐熱性,如果熱失控,鐵鋰電池也可以在一定程度上阻斷熱傳導。
然而,尚未生產出此類系列產品,這意味著這種理論上可行的解決方案在實踐中遇到了巨大且無法解決的問題。
三元鋰離子電池(Lithium-ion Ternary Battery),也稱為鋰離子三元電池,是一種采用三元正極材料的鋰離子電池。它是目前應用較廣泛的鋰離子電池類型之一。
三元鋰離子電池由三個主要組件構成:
正極材料:常用的三元電池正極材料是由鎳、鈷和錳的化合物形成,比如鋰鎳鈷錳氧化物(LiNiCoMnO2或NMC)。
負極材料:負極材料通常是石墨,用于嵌鋰和釋放鋰離子。
電解液:電解液是電池中正負極之間的導電介質,通常是由有機溶劑和鋰鹽組成。