在电源技术论坛上我们将反复探讨三元锂电池的寿命之谜以及它所蕴含的材料技术特点
导语:三元锂电池的理论寿命约为800次循环,在商业化可充电锂电池中处于中等水平。磷酸铁锂约可达2000次,而钛酸锂据说可以达到1万次循环。在使用过程中,所谓的锂电池寿命指的是容量衰减至原有70%时,即认为其寿命终止。行业普遍采用计数方式,以满充满放的循环次数来衡量。
三元锂电池理论上能够承受大约800次充放电周期,位于商用可再充能锂电池的平均值之上。相较之下,磷酸铁 锂型号则在6000多个周期内保持良好性能,而钛酸锈材料据称能够持续到10000个周期以上。在现行市场上主流制造商对于它们生产的三元型芯片通常承诺至少500圈(以标准条件下的充放电进行计算),然而,当这些芯片被组合成更大的储存单元后,由于内部不一致性问题(主要包括压力和阻抗差异),实际应用中的循环次数往往降低至400圈左右。此外,如果在高倍率和高温环境下频繁使用,这些存储单元可能仅能维持不足200圈。
提高能量密度是通过改进正极材料实现的,其中正极材料对整个Li-ion batteries性能产生决定性影响。三种元素镍、铜和镁或铝组成的一种混合物,如NCA(Nickel Cobalt Aluminum)或NCM(Nickel Cobalt Manganese),是目前最常见的一类正极材料,它们分别代表了Nickel-Cobalt-Manganese Oxide (NCM) 和 Nickel-Cobalt-Aluminum Oxide (NCA)。
根据这类混合物中的不同元素比例,可以进一步细分出如NCM523、NCM622 或 NCM811 等不同的化学配比形式,其中 NCM523 指的是含有50% Ni, 20% Co, 30% Mn 的化合物;而NCA则以Al取代了部分Mn。这类混合金属氧化物技术优势体现在它既包含了LiCoO2、LiNiO2 和 LiAlO2 的优点,也发挥了各自元素之间协同效应作用,使得Ni增加能源密度; Co增强电子传导能力并改善循环稳定性; Mn降低成本并提升结构稳定性与安全性能。而不同配比会导致不同的特性表征。