簡介

三元鋰電池指其正極材料含有鎳鈷錳或鎳鈷鋁的鋰電池。鋰電池主要有三種類型：三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池、鋰離子電池等。如今，國內(nèi)外三元鋰電池廠家基本上都能達(dá)到放電溫度-20攝氏度，放電容量超過50%，循環(huán)壽命400次，完全能滿足用戶需求。但在航空航天、軍事裝備等特殊產(chǎn)品中，鋰電池必須能夠達(dá)到較低的放電溫度，以滿足苛刻的使用條件。三元鋰電池是使用三種過渡金屬氧化物(鎳、鈷和錳)作為正極材料的鋰電池。該材料綜合了鈷酸鋰、鋰鎳和錳酸鋰三種材料的優(yōu)點，所以它們的性能優(yōu)于任何一種單組分正極材料的鋰電池。

三元鋰電池分類

三元聚合物鋰電池

三元聚合物鋰電池由錳酸鎳鈷鋰和凝膠聚合物電解質(zhì)組成。電解液是鋰離子運動的傳遞介質(zhì)，通常含有溶劑和鋰鹽。鋰二次電池的電解質(zhì)主要由液態(tài)電解質(zhì)、離子液體電解質(zhì)、固體聚合物電解質(zhì)和凝膠聚合物電解質(zhì)組成。

三元動力鋰電池

動力電池是以高功率密度和每單位時間釋放更多的能量來支持大電流高速放電。容量是當(dāng)電池充放電速率增大時電池的容量。充放電倍率用C表示，1C表示電池額定容量可用1小時，那么2C則可用30分鐘。目前，已有一些廠家達(dá)到了較高的放電率，但電池的穩(wěn)定性還有待提高，尤其是經(jīng)過一段時間的使用后，其循環(huán)壽命和放電倍數(shù)都會大大降低。

三元低溫鋰電池

電池組溫度特性是其可靠性的標(biāo)志，可以通過改變環(huán)境溫度來評價電池的性能。根據(jù)鋰電池低溫放電特性和循環(huán)壽命，研究其低溫性能。主要是保持材料在低溫條件下的流動性，使鋰離子在正負(fù)極之間自由穿梭，實現(xiàn)電池的正常充放電。

三元鋰電池的應(yīng)用領(lǐng)域

三元鋰電池的使用壽命長，其安全性比其它類型的鋰電池高，所以一般不會爆炸。三元鋰電池能量密度高、安全性和穩(wěn)定性好、具有不錯的電化學(xué)性能(如支持高速率放電)和較低的成本等優(yōu)勢，已廣泛應(yīng)用于中小型鋰電池領(lǐng)域，如消費電子產(chǎn)品、工業(yè)設(shè)備、醫(yī)療器械、智能機器人、AGV物流車、無人機和新能源車等動力鋰電池領(lǐng)域，有著強大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

三元鋰電池輸出電壓穩(wěn)定、輸出電壓高、性能穩(wěn)定、容量大、壽命長、工作溫度范圍寬、安全環(huán)保無污染，所以三元鋰電池在未來的發(fā)展中還有很大的提升空間，但仍需不斷創(chuàng)新升級，以達(dá)到改善自身缺陷的目的。

三元鋰電池的壽命

三元鋰電池的壽命是在使用到一定程度后，通過容量衰減率計算出來，直至容量為零壽命終止。行業(yè)中的算法是三元鋰電池在充滿電后放電一次，即循環(huán)壽命。鋰電池組在使用過程中發(fā)生不可逆化學(xué)反應(yīng)，會導(dǎo)致電池容量下降。例如使用不當(dāng)或**或極低溫時使用、電解溶液分解、活性物質(zhì)失活、正負(fù)極結(jié)構(gòu)崩塌等，都會導(dǎo)致容量降低。實驗表明，較大的放電倍率會引起較大的功率衰減，在較低的放電電流下，電池電壓將接近平衡電壓，釋放更多能量。

三元鋰電池理論壽命為1200次，即完全循環(huán)壽命，按使用頻率來說，三天充放電一次，一年充放電120次，三元鋰電池壽命可達(dá)十年，即使在使用過程中有損耗，也可以達(dá)到八年以上，這是理論壽命。

在理論壽命上，三元鋰電池在鋰電池大家族中屬于中等壽命。磷酸鐵鋰電池大約是2000次，而鈦酸鋰被認(rèn)為可以10000次循環(huán)。當(dāng)前主流電池廠商在其生產(chǎn)的三元電池規(guī)格說明書中承諾超過500次(標(biāo)準(zhǔn)條件下充放電)，但在配組做成電池組后，由于電芯的電壓和內(nèi)阻不可能完全相同，其循環(huán)壽命約為400次。不建議進(jìn)行深度充放電，否則會對電池的正負(fù)極結(jié)構(gòu)造成不可逆的破壞，若以淺充淺放來計算，循環(huán)壽命至少為1000次。此外，鋰電池如果經(jīng)常在高倍率和高溫環(huán)境下放電，其電池壽命將大幅下降。

三元鋰電池的特點

1.三元鋰電池具有**的能量密度，超長的循環(huán)壽命，良好的溫度特性，穩(wěn)定的安全性能等優(yōu)點，隨著鋰電池技術(shù)的進(jìn)一步突破，性價比越來越高，在儲能、動力等領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，是綠色城市解決方案的理想選擇。

2.三元鋰電池體積小、重量輕、優(yōu)化的智能管理系統(tǒng)，可實時監(jiān)控和保護(hù)鋰電池的充、放電電流及單體電壓。

3.綠色環(huán)保，不論生產(chǎn)、使用和報廢，都不含有、也不產(chǎn)生任何有毒有害重金屬元素和物質(zhì)。

三元鋰電池的特點

三元鋰離子電池，簡稱三元鋰電池，由三元聚合物組成，即鎳鈷錳酸鋰或鎳鈷鋁酸鋰，三元鋰是含有鎳(Ni)、鈷(Co)、錳(Mn)或鋁(Al)三種金屬元素的聚合物，作為三元鋰離子電池的正極，負(fù)極材料一般為石墨。

Co3+：減少陽離子混合占位，穩(wěn)定材料的層狀結(jié)構(gòu)，降低阻抗值，提高電導(dǎo)率，提高循環(huán)和效率性能。

Ni2+：可提高材料的容量（提高材料的體積能量密度），而由于Li和Ni相似的半徑，過多的Ni也會因為和Li發(fā)生位錯現(xiàn)象導(dǎo)致鋰鎳混排，鋰層中鎳離子濃度越大，鋰在層狀結(jié)構(gòu)中的脫嵌越難，導(dǎo)致電化學(xué)性能變差。

Mn4+：不僅可以降低材料成本，而且還可以提高材料的安全性和穩(wěn)定性。但過高的Mn含量會容易出現(xiàn)尖晶石相而破壞層狀結(jié)構(gòu)，會使容量降低，循環(huán)衰減。

能量密度高、循環(huán)性能好是三元鋰電池的優(yōu)勢，而電壓是電池能量密度的重要指標(biāo)，決定著電池的基本性能和成本，電壓越高，容量越大。所以同樣體積、重量，甚至同樣安時的電池，電壓比較高的三元材料鋰電池續(xù)航時間更長。

單體三元鋰電池放電電壓平臺高達(dá)3.7V，磷酸鐵鋰為3.2V，而鈦酸鋰僅為2.3V，因此從能量密度角度來說，三元鋰電池具有絕對優(yōu)勢。