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三元锂电池在容量和安全性上取得了平衡,是一种综合性能优异的电池。 三种金属元素的主要作用及优缺点如下:
Co3+:减少阳离子混合占据,稳定材料的层状结构,降低阻抗值,提高电导率,提高循环和倍增性能。
Ni2+:可以增加材料的容量(提高材料的体积能量密度)。 由于Li和Ni的半径相近,过多的Ni也会因与Li错位而造成锂镍混排。 锂层中镍离子浓度越高,锂越难从层状结构中脱嵌,导致电化学性能变差。
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。 但过高的Mn含量容易导致尖晶石相的出现,破坏层状结构,降低容量,引起循环衰减。
高能量密度是三元锂电池的最大优势,而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。 电压平台越高,比容量越大。 因此,体积、重量相同,甚至安培小时相同的电池,电压平台越高,续航时间越长。 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,三元锂电池相对于磷酸铁锂、锰酸锂或钛酸锂具有绝对优势。
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