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针对各体系的镍钴锰三元电池,在这里也做下简单的介绍。
2.1 LiNi0.5Co0.2Mn0.302
523型三元材料是目前用量最大的三元材料,因为它具有较高的比容量和热稳定性,且工艺的成熟性和稳定性不断提升,国内市场占有率迅速扩大。523 型三元材料追求高体积、高比容量(压实密度大), 其次是循环性能、倍率性能、 热稳定性和自放电等之间的平衡,作为动力电池,可以极大地提高电动工具的续航能力。
2.2 LiNi1/3Co1/3Mn1/302
111型三元材料则兼具能量、倍率、循环性和安全性能优势,但是,111 型材料的首次充放电效率低、锂层中阳离子的混排,影响材料的稳定性,且放电电压平台较低。目前,提高LiNi1/3Co1/3Mn1/302材料的振实密度、高低温和高电压下的循环稳定性以及倍率性能成为目前该材料研究的热点。111 型三元材料制备的动力电池比容量高,循环性、倍率性、 低温放电、 荷电保持能力等以及安全性能方面均能满足EV及HEV 对动力电池的要求。
2.3 LiNi0.8Co0.1Mn0.102
811这种材料因为Ni含量高、 Co含量低,而具备高容量、低价格等优势,但同时也更难做到像111体系一样的稳定性。因为Ni含量过高,其制造成本也会增加,这种Ni系材料对制作电池的环境要求也比较高,811制作电池需要高电压的电解液的配合。因此,811系材料的制造加工工艺是当前研究重点。目前,811这种高Ni系材料,日本、韩国做的较好,如日本的住友等企业。国内做的厂家不少,如邦普,大华之类,大部分只是在试验阶段,量产的规模尚未成型。
2.4 LiNi0.6Co0.2Mn0.202
Ni含量越高比容量越高, Ni含量达到60%以上时,材料的重要性逐渐显现。622型镍钴锰三元锂电池比容量高于523型,克容量能达到160毫安时以上,甚至在高电压的情况下能达到180毫安时,且加工性能良好。622类材料的开发是当前产业开发的重点,也十分适用于高能量密度的EV电池上。
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三元锂离子的现状与发展
在全球范围内,三元锂电池目前占全球性锂离子电池市场的80% 以上,在需要较高的输出与安全性的电动汽车车用电池市场上,占有率超过81%。反观国内市场,2015 年国内动力电池出货量达15.7Gwh,其中磷酸铁锂电池仍占主导,占据市场近69% 份额;三元材料电池出货量占比27%。再细分而言,在乘用车领域,电池类型则以三元材料为主,电池出货量达1.93Gwh;在客车领域,主要以搭载磷酸铁锂电池为主,占纯电动客车电池量的84%[5]。
今年1月24日,工信部对三元电池的“暂停补贴”政策虽是对三元锂电池厂商的当头一棒,但同时也对这个市场进行了一定的约束。目前国内动力电池厂的三元电池产品的质量的确参差不齐,三元材料的稳定性本身相对于磷酸铁锂便弱势一些,尤其再加上复杂的工艺要求。出于安全性考虑,这种“暂缓”政策也从一定角度上规范了行业和市场,是存在一定的必要性。
但是锂电池领域中,在能量密度、低温特性、功率特性以及高温储存性等方面都全面优于其他材料的三元材料,一定会成为锂电池正极材料的一股不可忽视的力量,期待它的厚积薄发!
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