三元锂電(diàn)池分類

锂離子電(diàn)池的正極材料有(yǒu)很(hěn)多(duō)種，按正極材料的不同，可(kě)分為(wèi)钴酸锂，錳酸锂，三元材料，磷酸鐵(tiě)锂和(hé)钛酸锂等。三元锂電(diàn)池是指使用鎳、钴、錳三種過渡金屬氧化物作(zuò)為(wèi)正極材料的锂電(diàn)池，由于它綜合了钴酸锂，鎳酸锂和(hé)錳酸锂三類材料的優點，性能優于以上(shàng)任一單一組分正極材料。實驗分析标明(míng)，三種不同化合價的元素形成了超晶格結構，三種組分之間(jiān)存在明(míng)顯的協同效應，使得(de)材料更加穩定，且放電(diàn)平台高(gāo)達3.6V，因此被認為(wèi)是最有(yǒu)應用前景的正極材料之一。三元電(diàn)池具有(yǒu)能量密度高(gāo)，安全穩定性好，支持高(gāo)倍率放電(diàn)等優異的電(diàn)化學特性，以及價格适中的成本優勢，在消費類數(shù)碼電(diàn)子産品，工業設備，醫(yī)療儀器(qì)等中小(xiǎo)型锂電(diàn)池領域獲得(de)了廣泛應用，并在智能機器(qì)人(rén)，AGV物流車(chē)，無人(rén)機和(hé)新能源汽車(chē)等動力锂電(diàn)池領域顯示出了強勁的發展潛力。

目前對三元材料的研究主要集中在前驅體(tǐ)的制(zhì)備，材料的合成以及電(diàn)化學性能與結構的關系上(shàng)。該材料中大(dà)部分過渡金屬元素Ni、Co、Mn分别以+2、+3、+4價态存在，在充放電(diàn)過程中，發生(shēng)電(diàn)化學反應的隻有(yǒu)Ni2+/Ni4+和(hé)Co3+/Co4+，Mn基本不參與電(diàn)化學反應，隻是起到穩定材料結構的作(zuò)用。關于制(zhì)備方法，工業上(shàng)常用的合成方法有(yǒu)：高(gāo)溫固相法，共沉澱法，溶膠-凝膠法，水(shuǐ)熱合成法，燃燒法等。三元材料是一種綜合性能優越的锂電(diàn)池正極材料，在一定範圍內(nèi)改變三種材料的摩爾配比，并加入相應的添加劑（粘結劑，導電(diàn)劑，集流體(tǐ)等），可(kě)以得(de)到在某一方面有(yǒu)突出的表現特性，比如動力型三元锂電(diàn)池，容量型三元锂電(diàn)池，超低(dī)溫三元锂電(diàn)池等等。

三元聚合物锂電(diàn)池

三元聚合物锂電(diàn)池是指正極材料使用鎳钴錳酸锂（Li（NiCoMn）O2）三元正極材料，且使用凝膠聚合物電(diàn)解質的锂電(diàn)池。電(diàn)解液作(zuò)為(wèi)離子運動的傳輸介質，一般由溶劑和(hé)锂鹽組成，锂二次電(diàn)池的電(diàn)解液主要有(yǒu)液體(tǐ)電(diàn)解液，離子液體(tǐ)電(diàn)解液，固态聚合物電(diàn)解質和(hé)凝膠聚合物電(diàn)解質。凝膠聚合物電(diàn)解質由聚合物，有(yǒu)機溶劑和(hé)锂鹽組成，通(tōng)過将有(yǒu)機電(diàn)解液和(hé)固态聚合物基質混合制(zhì)得(de)。因以凝膠态形式存在，兼具了固體(tǐ)電(diàn)解質和(hé)液體(tǐ)電(diàn)解液的優點，由于電(diàn)解液被限制(zhì)在聚合物鏈中，在較寬的溫度範圍內(nèi)也具有(yǒu)較高(gāo)的離子電(diàn)導率（可(kě)達10-3S/cm）。其最大(dà)的優點是隔膜機械強度高(gāo)，薄膜提供了很(hěn)大(dà)的表面積。薄膜越薄能量密度越高(gāo)，因為(wèi)更多(duō)的活性物質可(kě)以嵌入電(diàn)池中。另外，其電(diàn)化學穩定性也非常好，耐高(gāo)溫，市面上(shàng)的高(gāo)溫電(diàn)池大(dà)部分均采用聚合物電(diàn)解質。

三元動力锂電(diàn)池

所謂動力電(diàn)池是指電(diàn)池支持高(gāo)倍率大(dà)電(diàn)流放電(diàn)，功率密度高(gāo)，單位時(shí)間(jiān)內(nèi)釋放的能量多(duō)。倍率放電(diàn)能力指的是充放電(diàn)倍率增加的情況下，電(diàn)池容量的保持能力。充放電(diàn)的倍率用xC表示，1C意味着電(diàn)池的标稱容量能在1h用完，而以2C的倍率放電(diàn)則可(kě)用30min。

電(diàn)池的動力/倍率性能與電(diàn)池的設計(jì)密切相關，受多(duō)種因素的影(yǐng)響，比如電(diàn)解液，隔膜，活性材料的類型，活性顆粒的大(dà)小(xiǎo)等等。這些(xiē)因素中間(jiān)，電(diàn)極的厚度是影(yǐng)響大(dà)電(diàn)流放電(diàn)能力的主要因素。倍率放電(diàn)能力可(kě)以通(tōng)過将電(diàn)極變薄而大(dà)大(dà)改進，因為(wèi)薄的電(diàn)極裏面具有(yǒu)較小(xiǎo)的電(diàn)子阻抗和(hé)離子阻抗，然而電(diàn)極變薄會(huì)導緻電(diàn)極內(nèi)更少(shǎo)的活性物質量，因此電(diàn)池容量會(huì)減少(shǎo)。所以三元動力锂電(diàn)池主要的技(jì)術(shù)挑戰在于不減少(shǎo)容量的情況下增加大(dà)電(diàn)流放電(diàn)能力。

對三元動力锂電(diàn)池來(lái)說，目前研究最多(duō)，技(jì)術(shù)最成熟的當屬日本松下公司，實驗階段已經可(kě)以實現30C放電(diàn)，其中已經成功實現商業化大(dà)規模生(shēng)産的動力型18650三元锂電(diàn)池放電(diàn)倍率可(kě)達12C，容量也高(gāo)達3300mAh。國內(nèi)也有(yǒu)廠家(jiā)做(zuò)到較高(gāo)的放電(diàn)倍率，但(dàn)電(diàn)池的穩定性還(hái)有(yǒu)待提高(gāo)，尤其在使用一段時(shí)間(jiān)後，其循環壽命和(hé)倍率放電(diàn)能力會(huì)大(dà)大(dà)減小(xiǎo)。有(yǒu)研究報道(dào)，通(tōng)過顆粒包覆和(hé)改性等方法，可(kě)以提高(gāo)锂電(diàn)池的倍率性能。

三元低(dī)溫锂電(diàn)池

電(diàn)池的溫度特性是電(diàn)池可(kě)靠性的指示器(qì)，電(diàn)池的性能也可(kě)通(tōng)過改變環境溫度來(lái)進行(xíng)評估。锂電(diàn)池的低(dī)溫特性主要從低(dī)溫放電(diàn)特性和(hé)循環壽命來(lái)考察，低(dī)溫電(diàn)池最主要的是保持低(dī)溫條件下物質的流動性，使锂離子能夠自由穿梭于正負極之間(jiān)，實現電(diàn)池的充放電(diàn)。比如使用熔點低(dī)的電(diàn)解液，減小(xiǎo)活性材料的粒徑，将增強電(diàn)池的低(dī)溫性能，這是因為(wèi)增加了锂離子的通(tōng)道(dào)，在一定程度上(shàng)彌補了低(dī)溫下锂離子移動慢的缺陷。

目前國內(nèi)外的三元锂電(diàn)池廠家(jiā)基本都能做(zuò)到-20度的放電(diàn)溫度，且放電(diàn)容量大(dà)于50%，循環壽命在400次左右，完全可(kě)以滿足普通(tōng)的用電(diàn)器(qì)具和(hé)用電(diàn)場(chǎng)景。但(dàn)是在航空(kōng)航天，軍工設備等特殊産品，或者北方，高(gāo)山(shān)等嚴寒環境下，锂電(diàn)池必須能達到更低(dī)的放電(diàn)工作(zuò)溫度以滿足苛刻的使用條件。東莞市钜大(dà)電(diàn)子有(yǒu)限公司特種電(diàn)芯研究院，聚集了一大(dà)批電(diàn)化學專家(jiā)和(hé)行(xíng)業內(nèi)高(gāo)工教授，憑借強大(dà)的研發團隊，成功研制(zhì)出低(dī)溫-40度放電(diàn)，且放電(diàn)容量高(gāo)達67%的，主要針對軍工和(hé)特種應用的超低(dī)溫锂電(diàn)池，并成功實現商業化大(dà)批量生(shēng)産。