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三元聚合物電池怎么樣?

三元聚合物電池是指正極材料使用鎳鉆錳酸鋰(Li(NiCoMn)O2)三元正極材料的鋰電池,三元聚合物電池優缺點明顯。是以鎳鹽、鉆鹽、錳鹽為原料,里面鎳鉆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鈷酸鋰電池安全性高,但是電壓會變低。

三元鋰電池

(一)三元聚合物電池優點

三元聚合物電池發明以來在各方面不斷改性,循環次數不斷增加,目前適當增加成本,已經可以達到1500次以上,而且三元聚合物鋰電池安全性能也在不斷改善,越來越向磷酸鐵鋰靠近。近兩年新出現的鎳鉆鋁新三元材料,雖然在電池制造過程中對環境要求較高,但是其穩定性與安全性進一步提高,為多家電池廠家所認可試產。

1、電壓平臺高。

電壓平臺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。電壓平臺越高,比容量越大,肯定同樣體積、重量,甚至同樣安時的電池,電壓平臺比較高的三元材料鋰電池續航里程更遠。三元材料的電壓平臺明顯比磷酸鐵鋰高,高線可以達到4.2伏,放電平臺可以達到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。磷酸鐵鋰電池的單體能量密度為150Wh/kg,三元鋰電池能量密度則達到了200Wh/kg。

3、循環性能好,電池壽命長

三元鋰電池的理論壽命是2000次充放電循環,但在實際使用中,當進行900次的充放電循環后,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。

磷酸鐵鋰電池循環壽命理論也在2000次以上,但是實際使用在500次左右。不過,磷酸鐵鋰電池有一個致命的缺點,那就是低溫性能較差,即使將其納米化和碳包覆也沒有解決這一問題。研究表明,一塊容量為3500mAh的電池,如果在-10℃的環境中工作,經過不到100次的充放電循環,電量將急劇衰減至500mAh,基本就報廢了。所以在北方,這種電池的工況實在是讓人擔憂的。

按三元里電池循環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,三元鋰電池大功率充放電后溫度急劇升高,高溫后釋放氧氣極容易燃燒。

三元鋰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,都會有明火產生,三元鋰電池在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鋰電池管理地更好。

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鉆錳配比為1:1:1,即通常所說的111三元,111的三元之所以穩定性最好,主要因為:

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)鎳和錳的比例為1:1,鎳和錳同時為穩定性最高的正2價和正4價。

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