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鋰電池壽命及優缺點
- 2019-09-09-

  什么是鋰電池?

  在自然界中,鋰元素是zui輕的,原子質量zui小的金屬,它的原子量為6.94g/mol,ρ=0.53g/cm3。鋰化學性質活潑,極易失去電子被氧化為Li+,因而規范電極電位zui負,為-3.045V,電化學當量zui小,為0.26g/Ah,鋰元素的這些特色決議了它是一種具有很高比能量的資料。鋰電池是指選用鎳鈷錳三種過渡金屬氧化物為正極資料的鋰二次電池。它充沛歸納了鈷酸鋰良好的循環功能、鎳酸鋰的高比容量和錳酸鋰的高安全性及低本錢等特色,使用分子水平混合、摻雜、包覆和表面修飾等方法合成鎳鈷錳等多元素協同的復合嵌鋰氧化物。是現在被廣泛研究和使用的一種鋰離子可充電電池。

  鋰電池壽數

  所謂鋰電池壽數是指電池在使用過一段時刻后,容量衰減為標稱容量(室溫25℃,規范大氣壓,且以0.2C放電的電池容量)的70%,即可認為壽數終止。行業內一般以鋰電池滿充滿放的循環次數來核算循環壽數。在使用的過程中,鋰電池內部會發作不可逆的電化學反應導致容量下降,比如電解液的分化,活性資料的失活,正負極結構的坍塌導致鋰離子嵌入和脫嵌的數量減少等等。試驗標明,更高倍率的放電會導致容量更快的衰減,假如放電電流較低,電池電壓會挨近平衡電壓,能釋放出更多的能量。

  鋰電池的理論壽數約為800次循環,在商業化的可充電鋰電池中歸于中等。磷酸鐵鋰約為2000次,而鈦酸鋰據說能夠到達1萬次循環?,F在干流的電池廠家在其生產的三元電芯規格書中承諾大于500次(規范條件下充放電),可是電芯在配組做成電池包后,因為共同性問題,首要是電壓和內阻不可能徹底相同,其循環壽數大約為400次。廠家引薦SOC使用窗口為10%~90%,不建議進行深度充放電,不然會對電池的正負極結構造成不可逆的損傷,若是以淺充淺放來核算的話,循環壽數至少有1000次。另外,鋰電池若是經常在高倍率和高溫環境下放電,電池壽數會大幅下降到缺乏200次。

  鋰電池優缺點

  鋰電池在容量與安全性方面比較均衡,是一款歸納功能優異的電池。三種金屬元素的首要作用和優缺點如下:

  Co3+:減少陽離子混合占位,穩定資料的層狀結構,下降阻抗值,進步電導率,進步循環和倍率功能。

  Ni2+:可進步資料的容量(進步資料的體積能量密度),而因為Li和Ni相似的半徑,過多的Ni也會因為與Li發作位錯現象導致鋰鎳混排,鋰層中鎳離子濃度越大,鋰在層狀結構中的脫嵌越難,導致電化學功能變差。

  Mn4+:不僅能夠下降資料本錢,而且還能夠進步資料的安全性和穩定性。但過高的Mn含量會容易出現尖晶石相而破壞層狀結構,使容量下降,循環衰減。

  能量密度高是鋰電池的zui大優勢,而電壓渠道是電池能量密度的重要指標,決議著電池的根本效能和本錢,電壓渠道越高,比容量越大,所以同樣體積、分量,甚至同樣安時的電池,電壓渠道比較高的三元資料鋰電池續航時刻更長。單體鋰電池放電電壓渠道高達3.7V,磷酸鐵鋰為3.2V,而鈦酸鋰僅為2.3V,因而從能量密度視點來說,鋰電池比磷酸鐵鋰,錳酸鋰或者鈦酸鋰具有相對優勢。

  安全性較差和循環壽數較短是鋰電池的首要短板,尤其是安全功能,是一直約束其大規模配組,和大規模集成使用的一個首要因素。大量實測標明,容量較大的三元電池很難通過針刺和過充等安全性測驗,這也是大容量電池中一般都要多引入錳元素,甚至混合錳酸鋰一同使用的原因。500次的循環壽數在鋰電池中歸于中等偏下,因而鋰電池現在zui首要的使用領域是3C數碼等消費類電子產品。


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