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鎳鈷錳三元鋰電池材料研究進(jìn)展

來源:存能電氣  日期:2021-05-12 10:26  瀏覽量:

  鎳鈷錳三元鋰電池材料研究進(jìn)展。鎳鈷錳三元材料和磷酸鐵鋰常被業(yè)內(nèi)人士進(jìn)行對比,有時甚至上升到“對決”的關(guān)系??茖W(xué)地講,三元鋰電池是以鎳鈷元素作為正極材料,以錳鹽或鋁鹽來穩(wěn)定化學(xué)架構(gòu)的一種鋰電池。兩種材料的結(jié)晶度良好,可形成理想的固溶體。

  鎳鈷錳三元鋰電池材料研究進(jìn)展

三元鋰電池材料.jpg

  鎳鈷錳三元鋰電池材料是近年來開發(fā)的一類新型鋰離子電池正極材料,具有容量高、循環(huán)穩(wěn)定性好、成本適中等重要優(yōu)點(diǎn),由于這類材料可以同時有效克服鈷酸鋰材料成本過高、錳酸鋰材料穩(wěn)定性不高、磷酸鐵鋰容量低等問題,在鋰電池中已實(shí)現(xiàn)了成功的應(yīng)用,并且應(yīng)用規(guī)模得到了迅速的發(fā)展。

  人們發(fā)現(xiàn):鎳鈷錳三元鋰電池正極材料中鎳鈷錳比例可在一定范圍內(nèi)調(diào)整,并且其性能隨著鎳鈷錳的比例的不同而變化,因此,出于進(jìn)一步降低鈷鎳等高成本過渡金屬的含量,以及進(jìn)一步提高正極材料的性能的目的;世界各國在具有不同鎳鈷錳組成的三元材料的研究和開發(fā)方面做了大量的工作,已經(jīng)提出了多個具有不同鎳鈷錳比例組成的三元材料體系。

  固相法和共沉淀法是傳統(tǒng)制備三元鋰電池材料的主要方法,為了進(jìn)一步改善三元材料電化學(xué)性能,在改進(jìn)固相法和共沉法的同時,新的方法諸如溶膠凝膠、噴霧干燥、噴霧熱解、流變相、燃燒、熱聚合、模板、靜電紡絲、熔融鹽、離子交換、微波輔助、紅外線輔助、超聲波輔助等被提出。

  鎳鈷鋁制作不僅工藝要求高且成本高,但鋁可以起到提高電池循環(huán)化學(xué)穩(wěn)定性的作用,搭配在三元體系中,鎳含量可以得到一定提升,從而實(shí)現(xiàn)更高的鋰電池能量密度。但是鎳鈷鋁晶體結(jié)構(gòu)較鎳鈷錳不穩(wěn)定,容易在較高溫度的情況下,發(fā)生崩塌導(dǎo)致熱失控,進(jìn)而引發(fā)風(fēng)險。

  鎳鈷錳,在達(dá)到一定溫度時會發(fā)生分解,釋放氧氣,而氧氣會加速高溫作用下電解液的反應(yīng),進(jìn)而造成風(fēng)險。所以我需要更為可靠的包裝方式。當(dāng)下最主流的方式有三種:圓柱型、方殼型和軟包型。

  在三元材料鋰電池中鈷可以穩(wěn)定材料的層狀結(jié)構(gòu),而且可以提高材料的循環(huán)和倍率性能。鎳可以提高增加材料的體積能量密度。錳可以降低材料成本、提高材料安全性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。所以在以后材料發(fā)展中,在保持錳不變的前提下,提高鎳含量,降低固含量,這個是成本及容量性能的綜合考慮。

  以上就是鎳鈷錳三元鋰電池材料最新研究進(jìn)展,由于這類材料可以同時有效克服鈷酸鋰材料成本過高、錳酸鋰材料穩(wěn)定性不高、磷酸鐵鋰容量低等問題,在電池中已實(shí)現(xiàn)了成功的應(yīng)用,并且應(yīng)用規(guī)模得到了迅速的發(fā)展。

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