鉅大LARGE | 點擊量:3668次 | 2018年05月11日
鋰電池三元正極材料
三元鋰電池是鋰電池的一種:主要是指做電池的正極材料,.通常鋰電池的正極材料是鈷酸鋰.而用鎳鈷錳酸鋰做正極材料的鋰電池俗稱三元材料鋰電池.它價格比鈷酸鋰便宜.耐壓略高一點.平均電壓略低(電池界稱電池平臺).克容量略高一點但壓實比低一點..同型號的電池容量略低于鈷酸鋰電池.
三元材料(Ternary)”國際權(quán)威詞典Merriam-webster對“三元”的定義是“Havingthreeelements,parts,ordivisionsorarrangedinthrees<ternarypetals>”。
因此,“三元材料”是指由三種化學(xué)成分(元素),組分(單質(zhì)及化合物)或部分(零件)組成的材料整體,包括合金、無機非金屬材料、有機材料、高分子復(fù)合材料等,廣泛應(yīng)用于礦物提取、金屬冶煉、材料加工、新型能源等行業(yè)。
正極材料:鈷酸鋰電池的正極材料是鈷酸鋰LiCoO2,三元材料則是鎳鈷錳酸鋰Li(NiCoMn)O2,三元復(fù)合正極材料前驅(qū)體產(chǎn)品,是以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為原料,里面鎳鈷錳的比例可以根據(jù)實際需要調(diào)整,三元材料做正極的電池相對于鈷酸鋰電池安全性高,但是平臺太低,用在手機上(手機截止電壓一般在3.4V左右)會有明顯的容量不足的感覺,在一些山寨手機上已經(jīng)有在用三元材料的電池了,特別是容量比較高的電池。磷酸鐵鋰容量發(fā)揮偏低,不適合追求高容量手機電池的要求.。
適用的范圍為:動力電池,小型電型
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
產(chǎn)品特點:成本低廉,高克容量(>150mAh/g),工作電壓與現(xiàn)有電解液匹配(4.1V),安全性好,平臺相對鈷酸鋰,錳酸鋰較低,但考慮到其壓實,克容量等綜合性能,其應(yīng)用前景很好。常見的鎳鈷錳比列為424/333/523/701515;1C克容量以河南思維提供的樣品測試分別為145/147/155/165;車間使用壓實為3.4/3.5/3.3/3.2;三元在國內(nèi)使用在手機電上最大的障礙是所謂的放電平臺,老觀點認為4.2V放到3.6V的時間就是手機工作的時間,事實上很多手機都是3.3甚至3.0V才關(guān)機。
日韓沒平臺一說與鈷酸鋰相比,三元的能量密度有待提高,日本提到了與鈷酸鋰差不多的程度,也就是日本三元的壓實接近鈷酸鋰,國內(nèi)的還有所差距。如果壓實提上來,憑成本優(yōu)勢與安全性,三元會取代鈷酸鋰。
負極材料:鋰離子電池負極材料,如"SiliconNanowire/Super-P/Polyaniline"和"SiliconNanoparticles/CarbonNanotubes/Polypyrrole"等為三元負極復(fù)合材料。2013年6月,《納米通訊》發(fā)表名為"Three-DimensionalHierarchicalTernaryNanostructuresforHigh-PerformanceLi-IonBatteryAnodes"[1]的文章,利用合成P-聚吡咯包裹硅納米顆粒并利用單壁碳納米管做電強化劑,顯著提高電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能,另外,其低成本、高效率及良好的工業(yè)流程兼容性癥引起廣泛重視。
三元材料的干燥技術(shù)目前以日本最為先進,其采用的是回轉(zhuǎn)窯設(shè)備,但是其有金屬污染,產(chǎn)品品質(zhì)受影響,而采用微波干燥技術(shù)更優(yōu)于回轉(zhuǎn)窯技術(shù),完全避免了金屬污染,并且有干燥速度快,幾分鐘就可完成干燥處理,干燥均勻,品質(zhì)好,干燥溫度低,能耗降低等優(yōu)點。設(shè)備占地面積小,用電環(huán)保!
導(dǎo)電涂層
利用功能涂層對電池導(dǎo)電基材進行表面處理是一項突破性的技術(shù)創(chuàng)新,覆碳鋁箔/銅箔就是將分散好的納米導(dǎo)電石墨和碳包覆粒,均勻、細膩地涂覆在鋁箔/銅箔上。
它能提供極佳的靜態(tài)導(dǎo)電性能,收集活性物質(zhì)的微電流,從而可以大幅度降低正/負極材料和集流之間的接觸電阻,并能提高兩者之間的附著能力,可減少粘結(jié)劑的使用量,進而使電池的整體性能產(chǎn)生顯著的提升。
涂層分水性(水劑體系)和油性(有機溶劑體系)兩種類型。
涂碳鋁箔在鋰電池應(yīng)用中的優(yōu)勢:
1.抑制電池極化,減少熱效應(yīng),提高倍率性能;
2.降低電池內(nèi)阻,并明顯降低了循環(huán)過程的動態(tài)內(nèi)阻增幅;
3.提高一致性,增加電池的循環(huán)壽命;
4.提高活性物質(zhì)與集流體的粘附力,降低極片制造成本;
5.保護集流體不被電解液腐蝕;
6.改善磷酸鐵鋰、鈦酸鋰材料的加工性能。
7.涂層雙面厚度:A款4~6μm,B款2~3μm。
電池級鋁箔
在充分考慮鋁箔的導(dǎo)熱、導(dǎo)電和機械強度的基礎(chǔ)上,采用專用胚料,在潔凈除塵廠房環(huán)境,通過帶有在線板型儀和西門子控制系統(tǒng)的高精度進口軋機制造[2]。
產(chǎn)品特點:
1、鋁箔軋機設(shè)備配有先進的AGC(西門子厚度自動控制系統(tǒng))和AFC(西門子板形自動控制系統(tǒng))系統(tǒng),實現(xiàn)對板型和厚度的精確控制;
2、精選鋁箔坯料,嚴格控制坯料的氫含量,非金屬夾渣量和晶粒度,從原料確保產(chǎn)品品質(zhì);
3、采用先進的在線除油技術(shù),在保證鋁箔機械強度的基礎(chǔ)上,保證鋁箔的清潔度。
鋰離子電池的正極材料主要有鈷酸鋰LiCoO2、錳酸鋰LiMn2O4、鎳酸鋰LiCoxNiyMnzO2、三元材料、磷酸鐵鋰LiFePO4等。正極使用三元材料的稱為三元鋰電池;
三元鋰電池主要優(yōu)點是能量密度比其他材料高;
三元鋰電池的正極材料又分為NCA鎳鈷鋁和NCM鎳鈷錳;
三元材料中多數(shù)為NCM,一般我們提到的三元鋰電池指的是NCM。NCM國外代表廠商是SDI、SKI,在中國主要是力神、慧通天下、比克、萬向、德朗能等。特斯拉采用的是NCA18650型,NCA穩(wěn)定性相對較強,且循環(huán)性能強;但是在制作過程中,由于Al為兩性金屬,不易沉淀,因此工藝上存在門檻。由于NCA中鋁的含量過少,因此也常稱為二元材料。
三元材料NCM產(chǎn)品型號從111三元(N:C:M=1:1:1)到433,532,622,811。隨著鎳含量遞增,電池能量密度也相應(yīng)得到了提十。
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