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三元鋰離子電池的優點與缺點

鉅大LARGE  |  點擊量:1572次  |  2020年12月15日  

三元鋰離子電池


三元聚合物鋰離子電池:正極材料為鋰離子電池與三元正極材料(Li(NiCoMn)O2),具體指正極為三元,負極為石墨三元動力鋰電池。另一個正極是三元的,負極是鈦酸鋰,通常被稱為鈦酸鋰,而不是普通的三元材料。


1.三元鋰離子電池的優點:


三元鋰離子電池比普通鋰鉆具有更高的能量密度和更好的循環性能。目前,隨著配方的不斷改進和結構的改進,電池的標稱電壓已達到3.7V,容量已達到或超過硼酸鋰離子電池的水平。


Lini1/3co1/3mn1/3o2負極材料為單一的a-nafeo2型層狀巖鹽結構,結構為類似于LiCoO2的六邊形體系,空間點團為R3m。鋰離子在巖鹽結構中占據3a位置(111),過渡金屬離子占據3b位置,氧離子占據6c位置。每個過渡金屬原子周圍有6個氧原子,形成MO6八面體結構,而鋰離子則嵌在過渡金屬原子與氧原子形成的ni1/3co1/3mn1/3o層中。因為二價鎳的半徑(0.069nm)和鋰的半徑(0.076nm)


當(012)和(018)/(110)峰明顯分裂時,層狀結構明顯,材料的電化學性能良好。電池參數a=2.8622a,c=14.2278a。鎳、鉆和錳分別以+2、+3和+4價存在于晶格中,同時也有少量的Ni3+和Mn3+。在充放電過程中,除了Co3+/4+電子轉移外,還有Ni2+/3+和Ni3+電子轉移,這也使得材料具有更高的比容量。Mn4+僅作為結構材料,不參與氧化還原反應。Koyama等人提出了兩種描述LiNi1sCou3Mnm3O2的晶體結構模型,即


R30上層結構[Ninaco1sMn1]層的復雜模型,單元參數a=4.904


a.c=13.884a.晶格形成能-0.17ev,CoO2、NiO2和MnO2層有序積累,晶格形成能+0.06ev的簡單模型。因此,在適當的合成條件下,可以形成第一個模型,使充放電過程中晶格的體積變化最小,降低能量,有利于保持晶格的穩定性。


lini1/3co1/3mn1/3O2的電化學性能和熱穩定性


鋰離子電池的負極材料Lini1/3co1/3mn1/3o2具有較高的鋰離子擴散能力,理論容量為278mAh/g。充電過程中,3.6v和4.6v之間有兩個平臺,一個在3.8v左右,另一個在4.5v左右,重要是由于Ni2+/Ni4+和Co3+/Co4+這兩個功率對,高達250mAh/s的容量是理論容量的91%。在2.3v~4.6v電壓范圍內,放電比容量為190mAh/g,循環100次后可逆比容量大于190mAh/g。在2.8v~4.3v時,


2.三元鋰離子電池的缺點:


三元材料動力鋰離子電池重要包括鎳鉆鋰鋁酸鹽電池、鎳鉆鋰錳酸電池等。高溫結構不穩定,高溫下安全性差,且pH值高,容易使單體氣體發生故障。在目前的條件下,成本并不低。


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