鎳含量影響鋰電池性能

目前,三元鋰電池已成為市場的主流,其正極材料是由鎳鈷錳鋰四種元素組成的。Ni表現高的容量,低的安全性;Co表現高成本,高穩定性;Mn表現高安全性、低成本。那鎳含量的高低對鋰電池性能有怎樣的影響呢?

鋰電池圖片

三元鋰電池性能主要取決於內部微觀結構(顆粒形態和體積結構穩定性)和物理化學性質(鋰離子擴散係數、電子傳導率、體積膨脹率和化學穩定性)的影響。而Ni增加使迴圈性能變差;熱穩定性變差;充放電過程中表面反應不均勻;反應產物中存在大比例的二價鎳離子,導致材料呈氧化性,緩慢氧化電解質,過程中放出氣體。

隨著鎳含量的提高,鋰電池正極材料的穩定性隨之下降。主要表現形式是迴圈充放電的容量損失和高溫環境容量加速衰減。在鋰電池迴圈過程中存在的容量衰減因素主要有陽離子混排、應力誘導微裂紋、引入的雜質及導電炭黑的重新分佈等。而鋰電池長時間的使用或在高溫環境下運行,將會使鎳離子失活,無法參與電荷的平衡,造成高溫容量衰減。

隨著新能源汽車慢慢的取代傳統的燃油車,人們也對汽車續航里程要求越來越高,這意味著鋰電池能量密度需要快速提升。高鎳811雖然有較高的能量密度,但是安全性能較差。因此科學家已經研究出了正極材料可以摻雜稀土元素(鑭、鈰、鐠、釹等)或納米級的過渡金屬化合物(氧化鎢、氧化鉬及硫化鉬等)進行改性 ,提高電池的安全性能。

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