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三元聚合物电池怎么样?

三元聚合物电池是指正极材料使用镍钻锰酸锂(Li(NiCoMn)O2)三元正极材料的锂电池,三元聚合物电池优缺点明显。是以镍盐、钻盐、锰盐为原料,里面镍钻锰的比例可以根据实际需要调整,三元材料做正极的电池相对于钴酸锂电池安全性高,但是电压会变低。

三元锂电池

(一)三元聚合物电池优点

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,而且三元聚合物锂电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、电压平台高。

电压平台是电池能量密度的重要指标,决定着电池的基本效能和成本,因此对电池材料的选用,有重要的意义。电压平台越高,比容量越大,肯定同样体积、重量,甚至同样安时的电池,电压平台比较高的三元材料锂电池续航里程更远。三元材料的电压平台明显比磷酸铁锂高,高线可以达到4.2伏,放电平台可以达到3.6或者3.7伏。

2、能量密度高,振实密度高

电池的能量密度也就是电池平均单位体积或质量所释放出的电能。电池的能量密度越大,单位体积内存储的电量越多。磷酸铁锂电池的单体能量密度为150Wh/kg,三元锂电池能量密度则达到了200Wh/kg。

3、循环性能好,电池寿命长

三元锂电池的理论寿命是2000次充放电循环,但在实际使用中,当进行900次的充放电循环后,电池容量就基本衰减到了55%。但如果每次电池充放电都控制在0%-50%或者25%-75%的循环中工作,即使经过3000次的充放电循环,电池容量基本还能能够保持在70%左右。但这同样需要优秀的电池管理系统。

磷酸铁锂电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,磷酸铁锂电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。

按三元里电池循环1000次来计算,三天一次完全充放电,使用寿命达到8.3年,即使有损耗过程,同样可以达到7年多。

(二)三元聚合物电池缺点

三元聚合物电池的元素有毒,三元锂电池大功率充放电后温度急剧升高,高温后释放氧气极容易燃烧。

三元锂电池弱点在于稳点性较差,如果内部短路或是正极材料遇水,都会有明火产生,三元锂电池在180-250℃就扛不住了。

三元聚合物电池会有一层钢壳保护,还有过充保护(OVP)、过放保护(UVP)、过温保护(OTP)、过流保护(OCP),拥有一整套电池管理系统,能够将活性更高的三元锂电池管理地更好。

针对三元聚合物电池安全性能上的缺点,对策如下:

选择安全性能最优配比的三元材料,三元材料中的镍含量越高,材料的稳定性越差,安全性也就越差,目前安全性最好的主流三元镍钻锰配比为1:1:1,即通常所说的111三元,111的三元之所以稳定性最好,主要因为:

1)镍所占的比例较低(相对于422/523等),材料制备过程中更容易形成完整的层状结构,同时兼顾了能量密度。

2)锰的比例较高(相对于422/523等),锰是三元材料中其结构稳定性的重要元素。

3)镍和锰的比例为1:1,镍和锰同时为稳定性最高的正2价和正4价。

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