三元材料具有能量密度高、放電容量大、循環性能好、結構比較穩定等優勢,已成為鋰電池正極材料的重要發展方向,并被廣泛應用于新能源汽車、電動自行車、電動工具及3C等相關領域。
鈷是具有光澤的鋼灰色金屬,熔點1493℃、比重8.9,比較硬而脆,鈷是鐵磁性的,在硬度、抗拉強度、機械加工性能、熱力學性質、的電化學行為方面與鐵和鎳相類似。加熱到1150℃時磁性消失。
鋰離子電池是用鋰作負極活性物質的化學電池。鋰的標準電極電位負,在金屬中比重輕,反應活潑性高,因而鋰電池的電動勢和比能量很高,是一種重要的高能電池。 鋰電池的正極活性物質有氧化物、硫化物、鹵化物、鹵素、含氧酸鹽等無機電極材料,如二氧化錳、二氧化硫、硫化銅、鉻酸銀、聚氟化碳、亞硫酰氯、碘等;也可以電子導電聚合物作正極材料,如聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚咔唑等,又稱為聚合物電池。鋰電池的電解質為非水溶液、固體和熔融鹽。非水溶液電解質由有機溶劑或非水無機 溶劑加入無機鹽組成,采用的有機溶劑主要有碳酸丙烯酯、二甲基丙酰胺、乙腈、γ-丁內酯等;非水無機溶劑有亞硫酰氯、液體二氧化硫等。無機鹽有高氯酸鋰、氯化鋁鋰、氟硼酸鋰、溴化鋰等。因鋰和水接觸立即發生激烈反應, 所以不僅電解質不能采用水溶液,而且全部材料和零部件均需嚴格脫水,并可靠密封。鋰離子電池作為一種集高能量密度和高電壓為一體的儲能裝置,已廣泛應用于移動和無線電子設備、電動工具、混合動力和電動交通工具等領域。
鋰電池壽命是指電池在使用過一段時間后,容量衰減為標稱容量(室溫25℃,標準大氣壓,且以0.2C放電的電池容量)的70%,即可認為電池壽命終止。行業內一般以鋰電池滿充滿放的循環次數來計算循環壽命。在使用的過程中,鋰電池內部會發生不可逆的電化學反應導致容量下降,比如電解液的分解,活性材料的失活,正負極結構的坍塌導致鋰離子嵌入和脫嵌的數量減少等等。實驗標明,更高倍率的放電會導致容量更快的衰減,如果放電電流較低,電池電壓會接近平衡電壓,能釋放出更多的能量。按照目元鋰電池的技術水平,如果使用恰當,在電動車上至少可以使用5年。如果使用不當,鋰電池壽命就會衰減2-3年。
三元鋰電池有較多的優點,比如體積比較小,放在后備箱里也不占空間。另外一單位的三元鋰電池和一單位的鋰電池相比的話,三元鋰電池的能量密度是鋰電池的,也就是說相同大小三元鋰電池和其他電池作比較的話,三元鋰電池的續航時間會更長一些。
三元鋰離子電池能量密度高,循環性能好于正常鉆酸鋰。目前,隨著配方的不斷改進和結構完善,電池的標稱電壓已達到3.7V,在容量上已經達到或超過鉆酸鋰離子電池水平。三元材料動力鋰離子電池重要有鎳鉆鋁酸鋰離子電池、鎳鉆錳酸鋰離子電池等,高溫結構不穩定,導致高溫安全性差,且pH值過高易使單體脹氣,進而引發故障,現時條件下造價也不低。
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