最受欢迎的材料是三元锂材料吗？
来源：宝鄂实业
2019-06-11 21:42
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这个呀，还是因为我轻盈的身材和活泼可爱的性格。在自然界中，锂元素是最轻的，原子质量最小的金属。锂化学性质活泼，极易失去电子被氧化为Li+，因此标准电极电位最负，为-3.045V，电化学当量最小，为0.26g/Ah，这些特点决定了我是一种具有很高比能量的材料。
另外，我的主要构成是镍、钴、锰三种过渡金属氧化物，我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。
Q
在目前锂电池的市场上，其实还是有许多中材料可以选择的，你觉得，你让大家都喜欢你的主要原因有哪些？
三元锂电池
我主要是由Co3+、Ni2+、Mn4+，三种元素构成的。
Co3+：减少阳离子混合占位，稳定材料的层状结构，降低阻抗值，提高电导率，提高循环和倍率性能。
Ni2+：可提高材料的容量（提高材料的体积能量密度），而由于Li和Ni相似的半径，过多的Ni也会因为与Li发生位错现象导致锂镍混排，锂层中镍离子浓度越大，锂在层状结构中的脱嵌越难，导致电化学性能变差。
Mn4+：不仅可以降低材料成本，而且还可以提高材料的安全性和稳定性。但过高的Mn含量会容易出现尖晶石相而破坏层状结构，使容量降低，循环衰减。
另外，能量密度高是我的最大优势。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。所以在同样体积、重量的情况下，我的续航时间更长。
Q
这样看来你的续航能力应该是不错的，但是我听说，你的使用寿命并不长，这个会不会制约你呢？
三元锂电池
从理论上来讲，我的使用寿命为800次循环，在商业化的可充电锂电池中属于中等。目前主流的电池厂家在创造我的时候，会承诺大于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。
厂家推荐SOC使用窗口为10%~90%，不建议进行深度充放电，不然会对电池的正负极结构造成不可逆的损伤，若是以浅充浅放来计算的话，循环寿命至少有1000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。
所以，这具体还要看我的主人是否疼爱我，不管怎么样，我都会忠诚地为他服务。
Q
另外我还听说你是一直限制大规模配组和大规模集成应用？
三元锂电池
是的，因为我的比较活跃，不够稳定，所以在安全性能上有些欠缺，这大概是我一直限制大规模配组和大规模集成应用的一个主要原因吧。但是不用担心，使用解决方案的。在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，来加强我的安全性。三元锂电池的电压平台高，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，因此对电池材料的选用有重要的意义。
电压平台越高，同样体积、重量 、甚至同样安时的电池，电压平台较高的三元材料锂电池续航里程更远，此外，能量密度和振实密度也高。
有利必有弊，三元锂电池在安全性能、耐高温性能、寿命长短、功率放电效果等方面存在短板。
三元锂电池对温度的敏感度较高，在200度左右就会发生分解，而磷酸铁锂材料是在800度左右。并且三元锂材料的化学反映更加剧烈，会释放氧分子，在高温作用下电解液迅速燃烧，发生爆炸事故。
总的来看，磷酸铁锂电池、锰酸锂电池和三元锂电池各具有优缺点，但目前市面使用三元锂电池的较多，少部分也选择使用磷酸铁锂电池和锰酸锂电池。
虽然三元锂电池存在不少缺点，但凭借其能量密度大和轻的优势，在未来的电池行业和新能源汽车行业有望成为主电池动力。
