三元锂电池的循环性能最高可达多少次?三元锂电池的技术改进方向
三元锂电池是以镍锰钴氧化物合成的三元材料为正极材料的锂离子电池,三元锂电池利用锂镍氧较锂钴氧价格低廉而性能相近的特点,具有自己的独特价值。
一、 三元锂电池的性能:
镍具有优秀的嵌锂性能,层状三元材料具有比容量高、电压平台较高、结构稳定、良好的热稳定和循环性能优点,是一种很有应用前景的正极材料。
三元锂电池的高容量是其很大的优势,循环性能大于500次,首次可逆容量充放电区间大于160mAh/g;这种高容量也来源于它的结构稳定性,三元结构可以有效地提高充放电时晶格的稳定性,达到不减少放电容量并提高充放电寿命特征的效果;与锰酸锂电池和钴酸锂电池一样,三元锂电池的过充保护电压为4.2V,过放保护电压为2.75V。
此外,三元锂电池可以根据形状、外壳、材料配方做成不同容量的锂电池。
二、 三元锂电池的劣势体现在制造环节:
三元锂电池中三元材料的合成容易,但是容易产生锂镍混排,所以,在这个工序上难度较大,处理不好的话,对电池性能会造成很大影响。
三、三元锂电池的技术改进方向:
1、低钴三元锂电池:进一步降低钴含量,从而提升三元锂电池的降价空间,目前已经有钴含量降到15%的三元材料得到应用;
2、高镍三元锂电池:增加镍含量可以增加材料的克容量、高镍产品是大型电池发展的理想材料;
3、与钛酸锂负极相结合的三元锂电池:该电池体系电压平台相对石墨和碳负极低约1.5V,但其低温放电性能比磷酸铁锂好,而且循环性能更优。
四、应用及前景:
三元锂电池的高容量和高安全性特点是其他材料所不及的,中国从2004年开始开发三元材料,目前在锂离子电池中的比例达到10%,随着电动工具和笔记本电池的扩大,份额会有增加
作为锂离子电池正极材料、负极材料、隔膜和电解液四种主要材料全部自主制造的企业,三菱化学于去年展出了将四种材料技术整合为一体的锂离子电池产品。
这款三元锂电池“NMC07”具有以下几个特点:
1、正极材料:减少了价格昂贵的Co元素比例,三菱锂电池镍、锰、钴比例为45:45:10,使钴的比例由普通三元正极材料的33%降到10%,同时,通过镍比例的提高扩大了容量,成为大容量锂电池的正极材料来源。
2、负极材料:采用天然石墨“MPG ”。不过,此次采用的是在石墨表面涂覆碳层进行了改质的新MPG,这种新的石墨技术提高了界面膜的热分解温度,有利于提高安全性。
3、电解液:采用喷雾干燥法制造,与通常的共沉淀法相比,所得电解液产品粒度细小、均匀、速溶性好,电解液容易渗透。在材料方面,采用了比目前的主力商品“SOL-RITE”更能抑制电极表面副反应的新材料。
4、隔膜:三层结构。
经过材料和技术改进,NMC07锂离子电池降低了反应电阻,可以获得更高的输出功率,输出电压高达4.6V。
三菱化学是全球全面生产锂电池关键材料的化工企业,根据其规划,公司四大组件的产能在2015年将得到全面提高:正极材料15,000吨,负极材料35,000吨,隔膜72,000平方公尺,电解液50,000吨。从这次三菱化学展示自己的锂电池产品可以看出,公司已经不满足于锂电池组件供应商的角色定位,而是转向了综合实力的展现。