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三元锂电池寿命及优缺点

文章来源:PNAS普纳斯能源官网 人气:441 发表时间:2021-12-02 13:44:25
三元锂电池是指采用镍钴锰三种过渡金属氧化物为正极材料的锂二次电池,今天,给大家介绍三元锂电池寿命及优缺点。
此文关键字:锂电池,三元锂电池

  三元锂电池是指采用镍钴锰三种过渡金属氧化物为正极材料的锂二次电池。它充分综合了钴酸锂良好的循环性能、镍酸锂的高比容量和锰酸锂的高安全性及低成本等特点,利用分子水平混合、掺杂、包覆和表面修饰等方法合成镍钴锰等多元素协同的复合嵌锂氧化物。


锂电池


  三元锂电池的寿命

  所谓锂电池寿命是指电池在使用过一段时间后,容量衰减为标称容量(室温25℃,标准大气压,且以0.2C放电的电池容量)的70%,即可认为寿命终止。行业内一般以锂电池满充满放的循环次数来计算循环寿命。在使用的过程中,锂电池内部会发生不可逆的电化学反应导致容量下降,比如电解液的分解,活性材料的失活,正负极结构的坍塌导致锂离子嵌入和脱嵌的数量减少等等。实验标明,更高倍率的放电会导致容量更快的衰减,如果放电电流较低,电池电压会接近平衡电压,能释放出更多的能量。

  三元锂电池的理论寿命约为800次循环在商业化的可充电锂电池中属于中等。磷酸铁锂约为2000次,而钛酸锂据说可以达到1万次循环。目前主流的电池厂家在其生产的三元电芯规格书中承诺大于500次(标准条件下充放电),但是电芯在配组做成电池包后,由于一致性问题,主要是电压和内阻不可能完全一样,其循环寿命大约为400次。另外,锂电池若是经常在高倍率和高温环境下放电,电池寿命会大幅下降到不足200次。

  三元锂电池优缺点

  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,主要优缺点如下:

  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,三元锂电池比磷酸铁锂,锰酸锂或者钛酸锂具有绝对优势。

  安全性较差和循环寿命较短是三元锂电池的主要短板,尤其是安全性能,是一直限制其大规模配组,和大规模集成应用的一个主要因素。大量实测表明,容量较大的三元电池很难通过针刺和过充等安全性测试,这也是大容量电池中一般都要多引入锰元素,甚至混合锰酸锂一起使用的原因。500次的循环寿命在锂电池中属于中等偏下,因此三元锂电池目前最主要的应用领域是3C数码等消费类电子产品。

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