三元锂电池名字中的“锂”又是什么意思呢?为
名字中的“锂”又是什么意思呢?为什么是“三元锂”而不是“三元钠”呢?
按照初中物理课本的常识,我们知道仅有正极材料是组不成完整地电池结构的,就像仅有鸡蛋是做不出西红柿炒鸡蛋一样,一个具备放电能力的电池=正极+负极+电解液(内含电解质)。而三元锂电池的“锂”字,指的就是这类电池采用了以六氟磷酸锂为主的锂盐作为电解质,起到传导电子的作用。负极材料的特性在名字中没有体现,主要是因为绝大多数锂离子电池的负极材料都是石墨(天然的也好,人造的也罢),大家都一样,就没必要拿出来特意炫耀了。
总结一下:三元锂电池中三元指的是包含镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)或铝(Al)三种金属元素的聚合物,在三元锂电池中做正极;锂指的是电解质主要为六氟磷酸锂的电解液,而负极材料一般为石墨。
Part2:为什么是三元锂,而不是四元锂?这三“元”都有什么用?
三元锂之所以被发扬光大,当然不仅仅是因为这个名字好听好记,更是由于镍钴锰(或铝)这三种金属元素的聚合物在电池内部发挥了巨大的作用。那么,这三种金属元素都有起到了什么作用呢?
我们不妨拿小时候常看的《灌篮高手》为大家做个类比,介绍一下:
一、镍Ni——樱木花道:绝对的实力担当,但做事冲动,常常闯祸
镍饼
镍是副族中的活性金属,主要作用是提升电池的体积能量密度,是提升续航里程的主要突破口,但含量过多会导致镍离子占据锂离子位置(镍氢混排),导致容量下降。
镍的作用就像《灌篮高手》中的樱木花道,虽然是球队中绝对的实力担当,但不加限制的话常常因为冲动的性格而闯祸。
二、钴Co——赤木刚宪:领导力强,带领全队走向胜利
钴粉
钴也是副族中的活性金属,其可以抑制阳离子的混排,从而提高起到提升稳定性和延长电池的寿命的作用,此外,其也决定了电池的充放电速度和效率(倍率性能),但过高的钴含量会导致实际容量降低。
钴的作用就像湘北篮球队的队长——赤木刚宪,实力同样不俗,但主要还是依靠强大的领导能力带领全队走向胜利。
三、锰Mn或铝Al——安西教练:稳定全队,防止内讧
铝锭
锰或铝的作用在于降低材料成本,毕竟上面提到的镍和钴都是十分昂贵的稀有金属,并且可以提高电池的安全性和稳定性。
锰元素就像《灌篮高手》中的安西教练,在比赛时没有战斗力,但是全队的精神领袖,起到团结队员、防止内讧打架的作用。
在三元锂电池的正极材料中,镍、钴、锰(或铝)这三种金属元素缺一不可,多一个或者少一个都会影响其最终的表现或做不成电池。
在西红柿炒鸡蛋中,虽然西红柿鸡蛋缺一不可,但可以根据我们的口味做成甜口或者咸口。
虽然镍、钴、锰(或铝)三者缺一不可,但我们根据自己的需求,适当调节锂电池中镍、钴、锰(或铝)的混合比例(摩尔比),来让锂电池表现出不一样的特性,就像西红柿炒鸡蛋有的人喜欢吃甜口的,有人喜欢吃咸口的。