三元鋰電池指的是哪三種金屬元素

來源：存能電氣  日期：2019-08-19 10:22  瀏覽量：次

　　三元鋰電池指的是哪三種金屬元素？三元鋰電池是鋰電池的一種：主要是指做電池的正極材料，通常鋰電池的正極材料是鈷酸鋰。三元鋰電池究竟為什么叫三元鋰電池?三元究竟指的又是哪三元呢?今天的文章，存能電氣小編就來解決這一疑問。

　　三元鋰電池指的是哪三種金屬元素？

　　三元鋰電池之所以被成為三元鋰電池，就是因?yàn)槠湔龢O材料采用了包含鎳、鈷、錳(或鋁)三種金屬元素的三元聚合物。三元鋰電池中三元指的是包含鎳(Ni)、鈷(Co)、錳(Mn)或鋁(Al)三種金屬元素的聚合物，在三元鋰電池中做正極;鋰指的是電解質(zhì)主要為六氟磷酸鋰的電解液，而負(fù)極材料一般為石墨。

　　三元鋰電池在容量與安全性方面比較均衡，是一款綜合性能優(yōu)異的電池。三種金屬元素的主要作用和優(yōu)點(diǎn)如下：

　　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(huì)因?yàn)榕cLi發(fā)生位錯(cuò)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(huì)容易出現(xiàn)尖晶石相而破壞層狀結(jié)構(gòu)，使容量降低，循環(huán)衰減。

　　眾所周知，三元材料中的鎳含量越高，材料的穩(wěn)定性越差，安全性越差。目前，雖然業(yè)內(nèi)發(fā)展高鎳三元鋰電池材料的“調(diào)子”已定，為了在保持其高比能量的同時(shí)，兼顧循環(huán)壽命和安全性，國內(nèi)材料和電池企業(yè)可謂是苦心造詣，其安全問題仍在持續(xù)解決中。

　　業(yè)內(nèi)專家表示，三元高鎳材料的安全性可以通過材料改性優(yōu)化、表面包覆、調(diào)整電解液和負(fù)極材料等方式來逐步解決。

　　材料改性方面，在三元材料晶格中摻雜一些金屬離子和非金屬離子，可以提高電子電導(dǎo)率和離子電導(dǎo)率，提高電池的輸出功率密度，同時(shí)可以提高三元材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

　　能量密度高是三元鋰電池的最大優(yōu)勢(shì)，而電壓平臺(tái)是電池能量密度的重要指標(biāo)，決定著電池的基本效能和成本，電壓平臺(tái)越高，比容量越大，所以同樣體積、重量，甚至同樣安時(shí)的電池，電壓平臺(tái)比較高的三元材料鋰電池續(xù)航時(shí)間更長。

　　在三元鋰電池的正極材料中，鎳、鈷、錳（或鋁）這三種金屬元素缺一不可，多一個(gè)或者少一個(gè)都會(huì)影響其最終的表現(xiàn)或做不成電池。三元鋰電池能量密度高，循環(huán)性能好于正常鈷酸鋰。目前，隨著配方的不斷改進(jìn)和結(jié)構(gòu)完善，電池的標(biāo)稱電壓已達(dá)到3.7V，在容量上已經(jīng)達(dá)到或超過鈷酸鋰電池水平。