三元材料
三元聚合物鋰電池是指正極材料使用鋰鎳鈷錳三元正極材料的鋰電池, 鋰離子電池的正極材料有很多種, 主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。 三元材料綜合了鈷酸鋰、鎳酸鋰和錳酸鋰三類材料的優點, 具有容量高、成本低、安全性好等優異特性, 其在小型鋰電中逐步佔據一定的市場份額, 並在動力鋰電領域具有良好的發展前景。
對鋰電池而言, 鈷金屬是必不可少的材料。 但是金屬鈷一方面價格高昂, 一方面存在毒性, 無論技術領先的日韓企業還是國產電池廠商近年來都致力於電池“少鈷化”。
儘管在三元材料中, 鈷的作用仍不可缺少, 但品質分數通常控制在20%左右, 成本顯著下降。 而且同時兼具鈷酸鋰和鎳酸鋰的優點。 隨著近年來國內外廠商不斷加碼生產, 以三元材料為正極材料的鋰電池取代商用鈷酸鋰的趨勢已十分明顯。
從全球範圍來看, 各方對三元材料的研發生產都在不斷推進。 在這個過程中, 材料性能大幅提升, 應用領域也一再拓展。 日、韓企業是三元材料電池研發的佼佼者。 國內三元材料生產從2005年左右起步,
磷酸鐵鋰
磷酸鐵鋰作為鋰動力電池材料是近幾年才出現的事, 國內開發出大容量磷酸鐵鋰電池是2005年。 其安全性能與迴圈壽命是其它材料所無法相比的, 這些也正是動力電池最重要的技術指標。 1C充放迴圈壽命達2000次。
磷酸鐵鋰具有無毒、無污染、安全性能好、原材料來源廣泛、價格便宜, 壽命長等優點, 是新一代鋰離子電池的理想正極材料。 磷酸鐵鋰電池也有其缺點, 例如磷酸鐵鋰正極材料的振實密度較小, 等容量的磷酸鐵鋰電池的體積要大於鈷酸鋰等鋰離子電池, 因此在微型電池方面不具有優勢。
由於磷酸鐵鋰材料的固有特點, 決定其低溫性能劣於錳酸鋰等其他正極材料。 一般情況下, 對於單只電芯(注意是單只而非電池組, 對於電池組而言, 實測的低溫性能可能會略高, 這與散熱條件有關)而言,
電池存在一致性問題。 單體磷酸鐵鋰電池壽命目前超過2000次, 但電池組的壽命會大打折扣, 有可能是500次。 因為電池組是由大量單體電池串並而成, 其工作狀態好比一群人用繩子綁在一起跑步, 即使每個人都是短跑健將, 如果大家的動作一致性不高, 隊伍就跑不快, 整體速度甚至比跑得最慢的單個選手的速度還要慢。 電池組同理, 只有在電池性能高度一致時, 壽命發揮才能接近單體電池的水準。
錳酸鋰
錳酸鋰是較有前景的鋰離子正極材料之一, 相比鈷酸鋰等傳統正極材料, 錳酸鋰具有資源豐富、成本低、無污染、安全性好、倍率性能好等優點, 是理想的動力電池正極材料, 但其較差的迴圈性能及電化學穩定性卻大大限制了其產業化。 錳酸鋰主要包括尖晶石型錳酸鋰和層狀結構錳酸鋰, 其中尖晶石型錳酸鋰結構穩定, 易於實現工業化生產, 如今市場產品均為此種結構。 尖晶石型錳酸鋰屬於立方晶系, Fd3m空間群, 理論比容量為148mAh/g, 由於具有三維隧道結構, 鋰離子可以可逆地從尖晶石晶格中脫嵌, 不會引起結構的塌陷, 因而具有優異的倍率性能和穩定性。
如今, 傳統認為錳酸鋰能量密度低、迴圈性能差的缺點已經有了很大改觀(萬力新能典型值:123mAh/g, 400次,高迴圈型典型值107mAh/g,2000次)。表面修飾和摻雜能有效改性其電化學性能,表面修飾可有效地抑制錳的溶解和電解液分解。摻雜可有效抑制充放電過程中的Jahn-Teller效應。將表面修飾與摻雜結合無疑能進一步提高材料的電化學性能,相信會成為今後對尖晶石型錳酸鋰進行改性研究的方向之一。
總結:鋰電理論上強於鉛酸,但現實上,大部分產品源於小作坊,品質難保障。鉛酸產品品質經過這麼多年技術沉澱,安全有保障。所以對於咱們平常小百姓,如果你有動手能力話,用鋰電沒有什麼問題,整體算下來性價比非常高,反之還是最好選擇鉛酸(土豪請隨意)。
400次,高迴圈型典型值107mAh/g,2000次)。表面修飾和摻雜能有效改性其電化學性能,表面修飾可有效地抑制錳的溶解和電解液分解。摻雜可有效抑制充放電過程中的Jahn-Teller效應。將表面修飾與摻雜結合無疑能進一步提高材料的電化學性能,相信會成為今後對尖晶石型錳酸鋰進行改性研究的方向之一。總結:鋰電理論上強於鉛酸,但現實上,大部分產品源於小作坊,品質難保障。鉛酸產品品質經過這麼多年技術沉澱,安全有保障。所以對於咱們平常小百姓,如果你有動手能力話,用鋰電沒有什麼問題,整體算下來性價比非常高,反之還是最好選擇鉛酸(土豪請隨意)。