從材料本身的結(jié)構(gòu)來看,三元材料在相同數(shù)量的鋰離子下具有更低的分子量,因此其比容量高于鐵鋰,電池的能量密度也更高。
三元材料的晶體結(jié)構(gòu)是層狀的。在充放電過程中,Li+被嵌入到MO6的層間結(jié)構(gòu)中(Mn=Ni,Mn,Co)。隨著鎳含量的增加,脫嵌Li+增加,三元材料的理論容量和電池能量密度增加。
磷酸鐵鋰晶體呈現(xiàn)三維網(wǎng)狀橄欖石結(jié)構(gòu),形成一維Li+傳輸通道,限制了Li+的擴散。同時,八面體FeO6是共頂點連接的,導致電子遷移率比三元層狀結(jié)構(gòu)慢100-1000倍。
三元正極中的鋰離子可以在兩個不同的方向上移動,這使得電池比鋰鐵更強大,充電和放電能力更強。
三元鋰離子電池(Lithium-ion Ternary Battery),也稱為鋰離子三元電池,是一種采用三元正極材料的鋰離子電池。它是目前應用較廣泛的鋰離子電池類型之一。
三元鋰離子電池由三個主要組件構(gòu)成:
正極材料:常用的三元電池正極材料是由鎳、鈷和錳的化合物形成,比如鋰鎳鈷錳氧化物(LiNiCoMnO2或NMC)。
負極材料:負極材料通常是石墨,用于嵌鋰和釋放鋰離子。
電解液:電解液是電池中正負極之間的導電介質(zhì),通常是由有機溶劑和鋰鹽組成。
三元鋰離子電池優(yōu)點:
高能量密度:三元鋰離子電池具有較高的能量密度,可以提供相對較高的能量儲存,從而延長電池的工作時間。
高充放電效率:三元電池具有較高的充放電效率,能夠提供較高的輸出功率,并且在循環(huán)使用過程中損耗較小。
長循環(huán)壽命:相對于其他鋰離子電池,三元電池通常具有更長的循環(huán)壽命,可以進行更多的充放電循環(huán)。
磷酸鐵鋰電池的使用壽命與其使用溫度息息相關,使用溫度過低或者過高在其充放電過程及使用過程均產(chǎn)生極大不良隱患。尤其在中國北方電動汽車上使用,在秋冬季磷酸鐵鋰電池無法正常供電或供電電源過低,需調(diào)節(jié)其工作環(huán)境溫度保持其性能。國內(nèi)解決磷酸鐵鋰電池恒溫工作環(huán)境需考慮空間限制問題,較普遍的解決方案是使用氣凝膠氈作為保溫層。