经常听大家谈到锂电池,特意整理了一些资料供大家参考。
锂电池
广义上的锂电池包括:锂金属电池和锂离子电池,现在用的最多是锂离子电池。
锂金属电池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,其工作原理为一种Li MnO2=LiMnO2的氧化还原反应。
而锂离子电池则常采用锂合金的金属氧化物作为正极材料,采用石墨作为负极材料。
其充电时正极的化学方程式为:
LiCoO2==Li(1-x)CoO2 XLi Xe-(电子),
负极的化学方程式为:
6C XLi Xe- = LixC6,
充电时电池总反应为:
LiCoO2 6C = Li(1-x)CoO2 LixC6。
锂金属电池由于技术要求高,还未达到商用化的程度,现在处于研发状态。
锂离子电池就应用广泛多了,目前的锂离子正极材料主要有磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂等。
电动汽车的动力电池,有以比亚迪为代表的磷酸铁锂电池,以及特斯拉、小鹏、蔚来等为代表的三元锂电池。
三元锂电池,是锰、钴、镍三种元素以一定摩尔比组合而成的三元复合正极材料,目前市场主流三元材料有111型和523型(以镍钴锰摩尔比例为序)。
一般认为接近1:1:1的比例是兼顾电化学活性而突出稳定性的最佳比例,接近5:2:3的比例则更好的考虑了稳定性能,又突出电化学性能。所以,111型适合于动力产品,而523型适用于电子产品。
特斯拉
磷酸铁锂电池和三元锂电池的优缺点:
磷酸铁锂电池:是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。
优点:不含钴等贵重元素,原料价格低且磷、铁存在于地球的资源含量丰富,不会有供料问题。其工作电压适中(3.2V)、单位重量下电容量大(170mAh/g)、高放电功率、可快速充电且循环寿命长,在高温与高热环境下的稳定性高。
缺点:振实密度与压实密度很低,导致电池的能量密度较低;材料的制备成本与电池的制造成本较高,电池成品率低,一致性差;
三元锂电池:正极材料使用镍钴锰酸锂(Li(NiCoMn)O2)为正极材料的锂电池。
优点:能量密度高,循环性能好于正常钴酸锂。目前,随着配方的不断改进和结构完善,电池的标称电压已达到3.7V,在容量上已经达到或超过钴酸锂电池水平。
缺点:高温结构不稳定,导致高温安全性差,且pH值过高易使单体胀气,进而引发危险,另外造价较高。
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