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常說的三元鋰離子電池究竟是哪三元呢?

鉅大LARGE  |  點擊量:142次  |  2020年09月03日  

摘要
三元鋰電池內部結構(南孚僅為暗示)由于鋰電池中的正極資料往往是決議了其能量密度,對于鋰電池來說這是最重要的一個特性,因而用正極資料來命名的情況最多,我們常說的三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池就歸于這一類?;氐?/div>

三元鋰離子電池內部結構(南孚僅為暗示)


由于鋰離子電池中的正極資料往往是決議了其能量密度,關于鋰離子電池來說這是最重要的一個特性,因而用正極資料來命名的情況最多,我們常說的三元鋰離子電池、磷酸鐵鋰離子電池就歸于這一類。


回到文章的標題,三元鋰離子電池之所以被成為三元鋰離子電池,便是由于其正極資料采用了包括鎳、鈷、錳(或鋁)三種金屬元素的三元聚合物。


那姓名中的鋰又是什么意思呢?為何是三元鋰而不是三元鈉呢?


按照初中物理講義的知識,我們了解僅有正極資料是組不成完好地電池結構的,就像僅有雞蛋是做不出西紅柿炒雞蛋相同,一個具備放電能力的電池=正極+負極+電解液(內含電解質)。而三元鋰離子電池的鋰字,指的便是這類電池采用了以六氟磷酸鋰為主的鋰鹽作為電解質,起到傳導電子的效果。負極資料的特性在姓名中沒有表現,首要是由于絕大多數鋰離子電池的負極資料都是石墨(天然的也好,人造的也罷),我們都相同,就沒必要拿出來特意炫耀了。


總結一下:三元鋰離子電池中三元指的是包括鎳(Ni)、鈷(Co)、錳(Mn)或鋁(Al)三種金屬元素的聚合物,在三元鋰離子電池中做正極;鋰指的是電解質首要為六氟磷酸鋰的電解液,而負極資料一般為石墨。


Part2:為何是三元鋰,而不是四元鋰?這三元都有什么用?


三元鋰之所以被發揚光大,當然不僅僅是由于這個姓名好聽好記,更是由于鎳鈷錳(或鋁)這三種金屬元素的聚合物在電池內部發揮了巨大的效果。那么,這三種金屬元素都有起到了什么效果呢?


我們不妨拿小時候??吹摹豆嗷@高手》為我們做個類比,介紹一下:


一、鎳Ni櫻木花道:絕對的實力擔任,但干事激動,常常惹禍


鎳餅


鎳是副族中的活性金屬,首要效果是進步電池的體積能量密度,是進步續航路程的首要突破口,但含量過多會導致鎳離子占有鋰離子位置(鎳氫混排),導致容量下降。


鎳的效果就像《灌籃高手》中的櫻木花道,盡管是球隊中絕對的實力擔任,但不加約束的話常常由于激動的性格而惹禍。


二、鈷Co赤木剛憲:領導力強,帶領全隊走向成功


鈷粉


鈷也是副族中的活性金屬,其能夠抑制陽離子的混排,從而進步起到進步穩定性和延長電池的壽命的效果,此外,其也決議了電池的充放電速度和功率(倍率功能),但過高的鈷含量會導致實際容量下降。


鈷的效果就像湘北籃球隊的隊長赤木剛憲,實力同樣不俗,但首要還是依靠強壯的領導能力帶領全隊走向成功。


三、錳Mn或鋁Al安西教練:穩定全隊,防止內訌


鋁錠


錳或鋁的效果在于下降資料本錢,畢竟上面提到的鎳和鈷都是十分貴重的稀有金屬,并且能夠進步電池的安全性和穩定性。


錳元素就像《灌籃高手》中的安西教練,在比賽時沒有戰斗力,但是全隊的精神領袖,起到團結隊員、防止內訌打架的效果。


在三元鋰離子電池的正極資猜中,鎳、鈷、錳(或鋁)這三種金屬元素缺一不行,多一個或許少一個都會影響其最終的表現或做不成電池。


在西紅柿炒雞蛋中,盡管西紅柿雞蛋缺一不行,但能夠依據我們的口味做成甜口或許咸口


盡管鎳、鈷、錳(或鋁)三者缺一不行,但我們依據自己的需求,恰當調理鋰離子電池中鎳、鈷、錳(或鋁)的混合份額(摩爾比),來讓鋰離子電池表現出不相同的特性,就像西紅柿炒雞蛋有的人喜歡吃甜口的,有人喜歡吃咸口的。


Part3:鎳鈷錳(或鋁)怎么樣混合才能讓我跑得更遠?


很簡答,鎳是三元鋰離子電池中的實力擔任(決議能量密度),要想跑得更遠,進步它的含量準沒錯;假如我想要三元鋰離子電池本錢更廉價,增大錳或鋁的比值就對了。


依據正極資猜中鎳鈷錳(或鋁)3種元素的混合份額不同,我們能夠將三元鋰離子電池分為不同的系統:


如鎳:鈷:錳為1:1:1的333系統;8:1:1的高鎳811系統等。


它們的性格簡單歸納一下便是第一個數字越高,跑得越遠,但本錢越高,安全性也越低;最后一個數字越高,跑得越近,也最廉價。


專業一些的話,我們一般用鎳鈷錳三角模型圖來表示不同系統下三元鋰離子電池的特性差異。


看著模型圖,我們回答這么一個問題:


Q:要想取得更高的續航路程和更安全的出行體會,我們應該怎么辦?


A:進步鎳含量


B:進步鈷含量


C:進步錳含量


D:進步鎳和鈷的含量


猜出答案沒有?下面公布正確答案:D。


要想跑得更遠且更安全,那就勢必要新增鎳和鈷在三元資猜中的比值,不過,你也必須承當鎳化學功能活潑帶來的安全隱患和鈷稀有金屬帶來的昂揚本錢,魚和熊掌不行兼得。


其實想來也是,這世界上哪兒有值占廉價不吃虧的好事兒,您說是不是。


Part4:為何我聽說三元鋰離子電池最多?是由于它很優秀嗎?


要回答第一個問題,我們不妨先看看都有什么車型采用了三元鋰離子電池。


除e6和插混車型外的比亞迪全系,北汽新能源全系(EC180部分車型不算)、吉利帝豪新能源、奇瑞艾瑞澤5e和瑞虎3xe等,都采用了三元鋰離子電池作為動力鋰電池組。


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