三元鋰電池 又名：三元聚合物鋰電池

簡(jiǎn)介

       鋰離子電池是用鋰作負(fù)極活性物質(zhì)的化學(xué)電池。鋰的標(biāo)準(zhǔn)電極電位最負(fù)，在金屬中比重最輕，反應(yīng)活潑性最高，因而鋰電池的電動(dòng)勢(shì)和比能量很高，是一種重要的高能電池。 鋰電池的正極活性物質(zhì)有氧化物、硫化物、鹵化物、鹵素、含氧酸鹽等無(wú)機(jī)電極材料，如二氧化錳、二氧化硫、硫化銅、鉻酸銀、聚氟化碳、亞硫酰氯、碘等；也可以電子導(dǎo)電聚合物作正極材料，如聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚咔唑等，又稱為聚合物電池。鋰電池的電解質(zhì)為非水溶液、固體和熔融鹽。非水溶液電解質(zhì)由有機(jī)溶劑或非水無(wú)機(jī) 溶劑加入無(wú)機(jī)鹽組成，采用的有機(jī)溶劑主要有碳酸丙烯酯、二甲基丙酰胺、乙腈、γ-丁內(nèi)酯等；非水無(wú)機(jī)溶劑有亞硫酰氯、液體二氧化硫等。無(wú)機(jī)鹽有高氯酸鋰、氯化鋁鋰、氟硼酸鋰、溴化鋰等。因鋰和水接觸立即發(fā)生激烈反應(yīng)， 所以不僅電解質(zhì)不能采用水溶液，而且全部材料和零部件均需嚴(yán)格脫水，并可靠密封。鋰離子電池作為一種集高能量密度和高電壓為一體的儲(chǔ)能裝置，已廣泛應(yīng)用于移動(dòng)和無(wú)線電子設(shè)備、電動(dòng)工具、混合動(dòng)力和電動(dòng)交通工具等領(lǐng)域。

       三元聚合物鋰電池是指正極材料使用鋰鎳鈷錳或者鎳鈷鋁酸鋰的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。其中磷酸鐵鋰作為正極材料的電池充放電循環(huán)壽命長(zhǎng)，但其缺點(diǎn)是能量密度、高低溫性能、充放電倍率特性均存在較大差距，且生產(chǎn)成本較高，磷酸鐵鋰電池技術(shù)和應(yīng)用已經(jīng)遇到發(fā)展的瓶頸；錳酸鋰電池能量密度低、高溫下的循環(huán)穩(wěn)定性和存儲(chǔ)性能較差，因而錳酸鋰僅作為國(guó)際第1代動(dòng)力鋰電的正極材料；而多元材料因具有綜合性能和成本的雙重優(yōu)勢(shì)日益被行業(yè)所關(guān)注和認(rèn)同，逐步超越磷酸鐵鋰和錳酸鋰成為主流的技術(shù)路線。三元材料的電芯代替了廣泛使用的鈷酸鋰電芯，在筆記本電池領(lǐng)域廣泛使用。

性能

       在容量與安全性方面比較均衡的材料，循環(huán)性能好于正常鈷酸鋰，前期由于技術(shù)原因其標(biāo)稱電壓只有3.5-3.6V，在使用范圍方面有所限制，隨著配方的不斷改進(jìn)和結(jié)構(gòu)完善，電池的標(biāo)稱電壓已達(dá)到3.7V，在容量上已經(jīng)達(dá)到或超過(guò)鈷酸鋰電池水平。

參數(shù)

       標(biāo)稱容量：1250mAh

       標(biāo)準(zhǔn)放電持續(xù)電流：0.2C

       最大放電持續(xù)電流：1C

       放電：-10~60℃

       產(chǎn)品尺寸：MAX 9.5×35×52mm

       成品內(nèi)阻：≤150mΩ

       引線型號(hào)：國(guó)標(biāo)線UL1007/24#，線長(zhǎng)55mm

       過(guò)充保護(hù)電壓：每串4.325±0.025V

       過(guò)放保護(hù)電壓：2.5±0.05V

       過(guò)流值：2~6A或3-8A

地位

       全球5大電芯品牌SANYO，PANASONIC，SONY，LG，SAMSUNG已推出三元材料的電芯，相當(dāng)部分的筆記型電池線都用三元材料的電芯替換了之前的鈷酸鋰電芯，SANYO，SAMSUNG柱式電池方面更是全面停產(chǎn)鈷酸鋰電芯轉(zhuǎn)向三元電芯的制造，國(guó)內(nèi)外小型的高倍率動(dòng)力電池大部分使用三元正極材料。

功能特點(diǎn)

       在容量與安全性方面比較均衡的材料，循環(huán)性能好于正常鈷酸鋰，前期由于技術(shù)原因其標(biāo)稱電壓只有3.5-3.6V，在使用范圍方面有所限制，但到目前，隨著配方的不斷改進(jìn)和結(jié)構(gòu)完善，電池的標(biāo)稱電壓已達(dá)到3.7V，在容量上已經(jīng)達(dá)到或超過(guò)鈷酸鋰電池水平。

在電動(dòng)汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用

       在行業(yè)“里程焦慮”、“續(xù)航焦慮”背景下，長(zhǎng)續(xù)航成為新能源汽車行業(yè)集中攻堅(jiān)的頭號(hào)任務(wù)。當(dāng)前解決這一問(wèn)題主要有兩種技術(shù)路線，即三元聚合物鋰電池和磷酸鐵鋰電池。 其中磷酸鐵鋰電池為比亞迪汽車的研究方向，早期由于能量密度低，低溫性能差等原因，較少采用，但經(jīng)過(guò)改良后，目前已突破傳統(tǒng)磷酸鐵鋰電池的能量密度限制，達(dá)到了三元材料水平。鎳鈷錳三元聚合物鋰電池的能量密度高，目前應(yīng)用最廣，但其造價(jià)高，若能在安全性上實(shí)現(xiàn)突破，未來(lái)仍將占據(jù)市場(chǎng)主流。

和磷酸鐵鋰電池對(duì)比

       三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池哪個(gè)好

       三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池各有其優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，具體哪個(gè)更好取決于應(yīng)用場(chǎng)景和個(gè)人需求。以下是對(duì)兩者主要特點(diǎn)的詳細(xì)比較：

一、耐低溫性

       三元鋰電池：具有更好的耐低溫性。在0到-20°C時(shí)，電池衰減相對(duì)較輕，甚至可低至-30°C，更適合北方冬季的極端寒冷天氣。

       磷酸鐵鋰電池：低溫性能較差，其低溫極限一般為-20°C。在寒冷環(huán)境下，電池衰減會(huì)比較嚴(yán)重。

二、能量密度

       三元鋰電池：能量密度更高，一般在180-230Wh/kg，高鎳三元鋰電池可以超過(guò)250Wh/kg。這意味著在相同的體積或重量下，三元鋰電池能存儲(chǔ)更多的能量。

       磷酸鐵鋰電池：能量密度相對(duì)較低，一般在140-160Wh/kg，少數(shù)技術(shù)先進(jìn)的廠家可以達(dá)到180Wh/kg。

三、使用壽命

       磷酸鐵鋰電池：使用壽命更長(zhǎng)，一般可以達(dá)到3000次以上的充放電循環(huán)，甚至在某些條件下可達(dá)4000-5000次。

       三元鋰電池：循環(huán)壽命一般為2000次充放電循環(huán)。雖然理論上可以通過(guò)優(yōu)秀的電池管理系統(tǒng)減緩衰減，但長(zhǎng)期使用后性能會(huì)有所下降。

四、安全性能

       磷酸鐵鋰電池：安全性更高。通過(guò)針刺測(cè)試等實(shí)驗(yàn)表明，磷酸鐵鋰電池在極端條件下不易起火爆炸，且其生產(chǎn)工藝和材料選擇都注重安全性。

       三元鋰電池：安全性相對(duì)較差。在高溫或短路等極端條件下，三元鋰電池有可能發(fā)生熱失控甚至爆炸。然而，隨著技術(shù)的進(jìn)步，三元鋰電池的安全性能也在不斷提升。

五、制造成本

       磷酸鐵鋰電池：制造成本相對(duì)較低。這主要是因?yàn)槠洳牧铣杀据^為穩(wěn)定且不含稀有金屬元素如鈷和鎳。

       三元鋰電池：制造成本較高。特別是高鎳三元鋰電池，由于使用了較多的鈷和鎳等稀有金屬元素，成本波動(dòng)較大。

六、環(huán)保性

       磷酸鐵鋰電池：環(huán)保性更好。其材料不含對(duì)人體有害的重金屬元素，且生產(chǎn)工藝較為環(huán)保。

       三元鋰電池：環(huán)保性相對(duì)較差。雖然也在不斷提升環(huán)保性能，但相比磷酸鐵鋰電池仍有一定差距。

總結(jié)

       綜上所述，三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池各有優(yōu)劣。如果追求高能量密度和較好的耐低溫性，三元鋰電池可能更適合；而如果注重安全性、使用壽命和成本效益，磷酸鐵鋰電池則更具優(yōu)勢(shì)。在選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和個(gè)人需求進(jìn)行權(quán)衡。例如，在新能源汽車領(lǐng)域，北方地區(qū)可能更傾向于使用三元鋰電池以應(yīng)對(duì)冬季的寒冷天氣；而南方地區(qū)或?qū)Τ杀竞桶踩阅苡懈咭蟮膱?chǎng)景則可能更傾向于使用磷酸鐵鋰電池。

充電正確方法

       三元鋰電池充電的正確方法涉及多個(gè)方面，以下是一些關(guān)鍵要點(diǎn)：

一、最佳充電區(qū)間

       電量范圍：三元鋰電池的最佳充電區(qū)間為20%80%。當(dāng)電池電量下降至接近20%時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行充電，這有助于延長(zhǎng)電池的使用壽命。同時(shí)，如果沒(méi)有特別要求，三元鋰電池最好充到80%90%就停止充電，過(guò)度充電可能會(huì)影響電池的性能和壽命。

二、充電環(huán)境與條件

       溫度控制：理想情況下，充電環(huán)境應(yīng)保持在15°C至30°C之間。過(guò)高或過(guò)低的溫度都會(huì)影響電池的充電效率和壽命。避免在高溫或低溫環(huán)境中充電，以防止電池過(guò)熱或過(guò)冷。

       通風(fēng)良好：充電過(guò)程中電池可能會(huì)產(chǎn)生熱量，因此需要確保充電環(huán)境通風(fēng)良好，以防止電池過(guò)熱。

三、充電器與充電方式

       使用原裝充電器：建議使用設(shè)備原廠提供的充電器，或者確保所使用的充電器符合設(shè)備規(guī)格。低質(zhì)量或不兼容的充電器可能對(duì)電池產(chǎn)生負(fù)面影響。

       恒流恒壓充電：三元鋰電池通常采用恒流恒壓充電策略，即先以恒定電流充電，待電壓達(dá)到一定值后轉(zhuǎn)為恒定電壓充電，直至充滿。充電電流的大小可以根據(jù)電池容量來(lái)調(diào)整，一般在0.1~1.5倍電池容量范圍內(nèi)。

       避免過(guò)充與過(guò)放：三元鋰電池通常配備有電池管理系統(tǒng)（BMS），可以防止過(guò)充和過(guò)放。但用戶仍需注意不要長(zhǎng)時(shí)間充電或完全放空電池，以免電池管理系統(tǒng)失效或電池受損。

       避免頻繁快充：雖然快充可以節(jié)省時(shí)間，但頻繁使用可能會(huì)對(duì)電池造成損害。建議在緊急情況下使用快充，日常充電還是以慢充為主。

四、其他注意事項(xiàng)

       定期充電：即使電池長(zhǎng)時(shí)間不使用，也應(yīng)定期充電，以保持電池活性。建議至少每三個(gè)月充電一次。

       避免長(zhǎng)時(shí)間閑置：電池長(zhǎng)時(shí)間不使用會(huì)導(dǎo)致自放電，影響電池性能。

       定期檢查：定期檢查電池外觀，如發(fā)現(xiàn)膨脹、漏液等現(xiàn)象，應(yīng)立即停止使用并更換電池。

       避免震動(dòng)和沖擊：防止電池受到過(guò)度的震動(dòng)或沖擊，以防止電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)損壞。

       綜上所述，正確充電三元鋰電池需要關(guān)注充電區(qū)間、充電環(huán)境、充電器與充電方式等多個(gè)方面。遵循這些建議有助于延長(zhǎng)電池的使用壽命并保持電池的性能。