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三元锂电池的优点是:体积更小、容量密度更高、耐低温、循环性能更好,是新能源乘用车的主流。 缺点:热稳定性差,250-300℃会分解,三元锂材料的化学反应特别强烈。 一旦释放出氧分子,电解液就会在高温作用下迅速燃烧,进而发生爆燃。
三元锂电池在容量和安全性上比较均衡,综合性能优异。 这三种金属元素的优缺点如下:
Co3+:减少阳离子的混合占有,稳定材料的层状结构,降低电阻值,提高导电率,提高循环性能和速度。 Ni2+:可以增加材料的容量(提高材料体积的能量密度)。 由于Li和Ni的半径相近,过多的Ni也会因与Li的位错和锂层中镍离子的浓集而造成锂镍混合放电。 锂越大,越难以在层状结构中去交错,导致电化学性能较差。
Mn4+:不仅可以降低材料成本,还可以提高材料的安全性和稳定性。 但如果Mn含量过多,容易出现尖晶石相,破坏层状结构,从而降低循环容量和衰减。
高能量密度是三元锂电池的最大优势。 电压平台是电池能量密度的重要指标,决定了电池的基本效率和成本。 更高电压平台的一次电池和三元锂离子电池的续航时间更长。 单体三元锂电池的放电电压平台高达3.7V,磷酸铁锂为3.2V,钛酸锂仅为2.3V。 因此,从能量密度来看,三元锂电池优于磷酸锂,锰酸锂或钛酸锂占据绝对优势。
安全性差、循环寿命短是三元锂电池的重要缺点,尤其是其安全性能,已成为限制其大规模实施和大规模集成应用的重要因素。 大量的实际测试表明,大容量三元电池很难通过针刺、过载等安全测试,这也是大容量三元电池通常引入更多锰元素,甚至使用锰酸盐的原因。
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