三元聚合物電池怎麽樣?
三元聚合物電池是指正極材料使用鎳鑽錳酸锂(Li(NiCoMn)O2)三元正極材料的锂電池,三元聚合物電池優缺點明顯。是以鎳鹽、鑽鹽、錳鹽爲原料,裏面鎳鑽錳的比例可以根據實際需要調整,三元材料做正極的電池相對于钴酸锂電池安全性高,但是電壓會變低。

(一)三元聚合物電池優點
三元聚合物电池发明以来在各方面不断改性,循环次数不断增加,目前适当增加成本,已经可以达到1500次以上,而且三元聚合物锂電池安全性能也在不断改善,越来越向磷酸铁锂靠近。近两年新出现的镍钻铝新三元材料,虽然在电池制造过程中对环境要求较高,但是其稳定性与安全性进一步提高,为多家电池厂家所认可试产。
1、電壓平台高。
電壓平台是電池能量密度的重要指標,決定著電池的基本效能和成本,因此對電池材料的選用,有重要的意義。電壓平台越高,比容量越大,肯定同樣體積、重量,甚至同樣安時的電池,電壓平台比較高的三元材料锂電池續航裏程更遠。三元材料的電壓平台明顯比磷酸鐵锂高,高線可以達到4.2伏,放電平台可以達到3.6或者3.7伏。
2、能量密度高,振實密度高
電池的能量密度也就是電池平均單位體積或質量所釋放出的電能。電池的能量密度越大,單位體積內存儲的電量越多。磷酸鐵锂電池的單體能量密度爲150Wh/kg,三元锂電池能量密度則達到了200Wh/kg。
3、循環性能好,電池壽命長
三元锂電池的理論壽命是2000次充放電循環,但在實際使用中,當進行900次的充放電循環後,電池容量就基本衰減到了55%。但如果每次電池充放電都控制在0%-50%或者25%-75%的循環中工作,即使經過3000次的充放電循環,電池容量基本還能能夠保持在70%左右。但這同樣需要優秀的電池管理系統。
磷酸鐵锂電池循环寿命理论也在2000次以上,但是实际使用在500次左右。不过,磷酸鐵锂電池有一个致命的缺点,那就是低温性能较差,即使将其纳米化和碳包覆也没有解决这一问题。研究表明,一块容量为3500mAh的电池,如果在-10℃的环境中工作,经过不到100次的充放电循环,电量将急剧衰减至500mAh,基本就报废了。所以在北方,这种电池的工况实在是让人担忧的。
按三元裏電池循環1000次來計算,三天一次完全充放電,使用壽命達到8.3年,即使有損耗過程,同樣可以達到7年多。
(二)三元聚合物電池缺點
三元聚合物電池的元素有毒,三元锂電池大功率充放電後溫度急劇升高,高溫後釋放氧氣極容易燃燒。
三元锂電池弱點在于穩點性較差,如果內部短路或是正極材料遇水,都會有明火産生,三元锂電池在180-250℃就扛不住了。
三元聚合物電池會有一層鋼殼保護,還有過充保護(OVP)、過放保護(UVP)、過溫保護(OTP)、過流保護(OCP),擁有一整套電池管理系統,能夠將活性更高的三元锂電池管理地更好。
針對三元聚合物電池安全性能上的缺點,對策如下:
選擇安全性能最優配比的三元材料,三元材料中的鎳含量越高,材料的穩定性越差,安全性也就越差,目前安全性最好的主流三元鎳鑽錳配比爲1:1:1,即通常所說的111三元,111的三元之所以穩定性最好,主要因爲:
1)鎳所占的比例較低(相對于422/523等),材料制備過程中更容易形成完整的層狀結構,同時兼顧了能量密度。
2)錳的比例較高(相對于422/523等),錳是三元材料中其結構穩定性的重要元素。
3)鎳和錳的比例爲1:1,鎳和錳同時爲穩定性最高的正2價和正4價。
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