三元鋰正極材料結構特點

近幾年來,三元材料比鈷酸鋰、錳酸鋰和磷酸鐵鋰更受人們的歡迎。它是由鎳鈷錳組成的正極材料,其中鎳的作用是提高電池的能量密度;鈷也是活性成分,既能提高材料的穩定性,又能減小陽離子混排,從而降低電池的容量損失;錳主要在材料起到支撐的作用,提升充放電的穩定性。顯然,三元鋰是一款綜合性較強的電池,那其結構特點又如何呢?

眾所周知,三元材料的這三種元素是可以根據實際需求進行配比的,其按照鎳錳比例的不同可分為兩類,一類是Ni:Mn等量型,二類是Ni:Mn不等量型。

鋰電池圖片

NCM424與NCM111是等量型的典型代表。三元鋰電池在充放電過程中,+4價的Mn不易變價,在材料中起到穩定結構的作用,而Ni離子被氧化,由+2價變為+4價,失去兩個電子,使得材料具有較高的比容量。

Ni、Mn不等量型,又稱為高鎳型三元鋰,主要的代表型號是NCM523,NCM622和NCM811。高鎳型的三元材料在電壓平臺低於4.4V(相對於金屬鋰或鋰離子)時,一般認為主要是二、三價鎳離子參與氧化還原反應,化合價升高到+4價。當電壓高於4.4V時,三價鈷離子也參與反應變為+4價,Mn4+不參加反應起穩定結構作用。

不同比例NCM材料有著不一樣的特點,其可以根據具體的應用要求加以選擇。若想要提高動力電池的能量密度,提升車輛的續航里程,當前主流觀點是在Ni、Mn不等量型方向上,提高高鎳三元的安全性達到車輛使用要求。

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