在电动汽车领域,三元锂电池和磷酸铁锂电池是两种主流。它们的物理和化学结构不同,所以材料的财产也不同,导致性能上的差异。
三元锂电池的优点是能量密度高、低温性能好、充放电密度高、电量估计准确,磷酸铁锂电池的优势是成本低、稳定。
从材料本身的结构来看,三元材料在相同数量的锂离子下具有更低的分子量,因此其比容量高于铁锂,电池的能量密度也更高。
三元材料的晶体结构是层状的。在充放电过程中,Li+被嵌入到MO6的层间结构中(Mn=Ni,Mn,Co)。随着镍含量的增加,脱嵌Li+增加,三元材料的理论容量和电池能量密度增加。
磷酸铁锂晶体呈现三维网状橄榄石结构,形成一维Li+传输通道,限制了Li+的扩散。同时,八面体FeO6是共顶点连接的,导致电子迁移率比三元层状结构慢100-1000倍。
三元正极中的锂离子可以在两个不同的方向上移动,这使得电池比锂铁更强大,充电和放电能力更强。
三元锂离子电池(Lithium-ion Ternary Battery),也称为锂离子三元电池,是一种采用三元正极材料的锂离子电池。它是目前应用较广泛的锂离子电池类型之一。
三元锂离子电池由三个主要组件构成:
正极材料:常用的三元电池正极材料是由镍、钴和锰的化合物形成,比如锂镍钴锰氧化物(LiNiCoMnO2或NMC)。
负极材料:负极材料通常是石墨,用于嵌锂和释放锂离子。
电解液:电解液是电池中正负极之间的导电介质,通常是由有机溶剂和锂盐组成。
锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。以前,因为锂金属的化学性质非常活泼,对加工、保存、使用,环境要求非常高,所以锂电池长期没有得到应用。随着现代科学的发展锂电池现在已经成为了主流。