經常聽大家談到锂電池,特意整理了一些資料供大家參考。
锂電池
廣義上的锂電池包括:锂金屬電池和锂離子電池,現在用的最多是锂離子電池。
锂金屬電池由锂金屬或锂合金為負極材料,使用非水電解質溶液的電池,其工作原理為一種Li MnO2=LiMnO2的氧化還原反應。
而锂離子電池則常采用锂合金的金屬氧化物作為正極材料,采用石墨作為負極材料。
其充電時正極的化學方程式為:
LiCoO2==Li(1-x)CoO2 XLi Xe-(電子),
負極的化學方程式為:
6C XLi Xe- = LixC6,
充電時電池總反應為:
LiCoO2 6C = Li(1-x)CoO2 LixC6。
锂金屬電池由于技術要求高,還未達到商用化的程度,現在處于研發狀态。
锂離子電池就應用廣泛多了,目前的锂離子正極材料主要有磷酸鐵锂、钴酸锂、錳酸锂、鎳酸锂等。
電動汽車的動力電池,有以比亞迪為代表的磷酸鐵锂電池,以及特斯拉、小鵬、蔚來等為代表的三元锂電池。
三元锂電池,是錳、钴、鎳三種元素以一定摩爾比組合而成的三元複合正極材料,目前市場主流三元材料有111型和523型(以鎳钴錳摩爾比例為序)。
一般認為接近1:1:1的比例是兼顧電化學活性而突出穩定性的最佳比例,接近5:2:3的比例則更好的考慮了穩定性能,又突出電化學性能。所以,111型适合于動力産品,而523型适用于電子産品。
特斯拉
磷酸鐵锂電池和三元锂電池的優缺點:
磷酸鐵锂電池:是指用磷酸鐵锂作為正極材料的锂離子電池。
優點:不含钴等貴重元素,原料價格低且磷、鐵存在于地球的資源含量豐富,不會有供料問題。其工作電壓适中(3.2V)、單位重量下電容量大(170mAh/g)、高放電功率、可快速充電且循環壽命長,在高溫與高熱環境下的穩定性高。
缺點:振實密度與壓實密度很低,導緻電池的能量密度較低;材料的制備成本與電池的制造成本較高,電池成品率低,一緻性差;
三元锂電池:正極材料使用鎳钴錳酸锂(Li(NiCoMn)O2)為正極材料的锂電池。
優點:能量密度高,循環性能好于正常钴酸锂。目前,随着配方的不斷改進和結構完善,電池的标稱電壓已達到3.7V,在容量上已經達到或超過钴酸锂電池水平。
缺點:高溫結構不穩定,導緻高溫安全性差,且pH值過高易使單體脹氣,進而引發危險,另外造價較高。
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