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镍钴锰三元锂电池材料的作用,镍钴锰三元锂电池材料的作用
镍钴锰三元锂电池材料的作用,镍钴锰三元锂电池材料的作用
  • 发布时间:2020-05-05 16:35

镍钴锰三元锂电池材料的作用,镍钴锰三元锂电池材料的作用

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在现有的二次电池体系中,无论从发展空间,还是从寿命、比能量、工作电压和自放电率等技术指标来看,锂离子电池都是当前最有竞争力的二次电池。良好的综合性能,使得三元材料成为目前市场的主流,以及最具潜力的一种电池正极材料,在数码电子产品、电动自行车、电动工具等领域具有良好的应用场景。镍钴锰对三元材料的理化及电性能指标具有重要的影响。
 
镍钴锰三元锂电池材料的作用
三元锂电池是以镍钴元素作为正极材料,以锰盐或铝盐来稳定化学架构的一种锂电池。
 
 
1、钴的作用在于可以稳定材料的层状结构,而且可以提高材料的循环和倍率性能,但过高的钴含量会导致实际容量降低;
 
2、镍是材料的主要活性物质之一,作用在于提高增加材料的体积能量密度.但镍含量高(即高镍)的三元材料也会导致锂镍混排,从而造成锂的析出;
 
3、锰有良好的电化学惰性,使材料始终保持稳定的结构。锰作用在于降低材料成本、提高材料安全性和结构稳定性,但过高的锰含量会破坏材料的层状结构,使材料的比容量降低;所以在以后材料发展中,在保持锰不变的前提下,提高镍含量,降低固含量,这个是成本及容量性能的综合考虑。
 
由于Ni、Co、Mn原子结构相似,在保持结构不变的前提下,能以任意比例配比,得到一系列性能不同的镍钴锰三元材料,根据其特点及优势进行市场细分,使其各自优点得以最大限度的发挥,从而满足不同用途的锂电池市场细分的客户要求。
 
镍钴锰在三元锂电池中的研究进展
固相法和共沉淀法是传统制备三元材料的主要方法,为了进一步改善三元材料电化学性能,在改进固相法和共沉法的同时,新的方法诸如溶胶凝胶、喷雾干燥、喷雾热解、流变相、燃烧、热聚合、模板、静电纺丝、熔融盐、离子交换、微波辅助、红外线辅助、超声波辅助等被提出。
 
与磷酸铁锂和钴酸锂比较,镍钴锰在达到一定温度时会发生分解,释放氧气,而氧气会加速高温作用下电解液的反应,进而造成风险。所以需要更为可靠的包装方式。当下最主流的方式有三种:圆柱型、方壳型和软包型。
 
镍钴锰三元正极材料中镍钴锰比例可在一定范围内调整,并且其性能随着镍钴锰的比例的不同而变化,因此,出于进一步降低钴镍等高成本过渡金属的含量,以及进一步提高正极材料的性能的目的;世界各国在具有不同镍钴锰组成的三元材料的研究和开发方面做了大量的工作,已经提出了多个具有不同镍钴锰比例组成的三元材料体系。包括333,523,811体系等。一些体系已经成功地实现了工业化生产和应用。
 
国外动力电池以三元(镍钴锰、镍钴铝、锰酸锂)体系为主,国内由于对三元体系的安全性的担忧,一直奉行磷酸亚铁锂系列,直到特斯拉把NCA材料的18650电池用在跑车上国内才开始在车上使用三元体系的电池,并在2015年电动汽车上有较大的突破。
 
镍钴锰三元材料凭借高能量密度、良好的大电流充放电性能、优秀的循环性能及安全性的到快速发展,将进入电池正极材料的独霸的时代。限制三元锂电池在商用电动车上的使用是不合适的,应该让市场去选择,让商用车厂去选择。
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