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什么是锂离子电池三元材料?未来如何发展

关于锂离子电池三元材料的研究,你了解吗?随着社会的快速发展,我们的锂离子电池三元材料也在快速发展,那么你知道锂离子电池三元材料的详细资料解析吗?接下来让小编带领大家来详细地了解有关的知识。
 
由于磷酸铁锂能量密度基本上已经缺乏大幅度提升空间,在国家对新能源乘用车续航里程要求越来越高的背景下,一直被认作是磷酸铁锂路线的坚守者比亚迪开始在新能源车型唐上应用三元锂离子电池,而包括北汽、江淮、奇瑞、上汽等更多的国内新能源生产公司也开始放弃磷酸铁锂路线,转投三元锂离子电池领域。
 
一般而言,锂离子电池的正极材料应满足:允许大量Li+嵌入脱出(比容量大);具有较高的氧化还原电位(电压高);嵌入脱出可逆性好,结构变化小(循环寿命长);锂离子扩散系数和电子导电性高(低温、倍率特性好);化学/热稳定性高,与电解液相容性好(安全性好);资源丰富,环境友好,价格便宜(成本低、环保)。目前商品化的锂离子电池中正极普遍采用插锂化合物,如LiMn2O4、LiFePO4、LiCoO2、三元材料Li(NixCoyMnz)O2等。 

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据报道,2017年我国锂离子电池正极材料产值达到95.75亿元,其中三元材料为27.4亿元,占28.6%;在动力锂电池领域,随着北汽EV200的推出,三元材料的数量猛增。奇瑞EQ、江淮IV4、钟泰云100等均采用三元动力锂电池。
 
锂离子电池三元材料的制备分为两个阶段。第一步是三元材料前体的制备,包括镍,钴和锰离子混合溶液的合成,混合溶液和沉淀剂的沉淀反应以及时效,洗涤和过滤。 干燥;第二阶段是制备锂离子电池的三元材料,包括锂盐和前体的混合,球磨和烧结。
 
通常,用于锂离子电池的三元材料的比较优势是显而易见的:高比容量,长循环寿命,良好的安全性能和低廉的价格。这来自三个元素的协同作用:钴可以减少混合的阳离子空间并稳定层。镍可以增加材料的容量;锰可以降低成本并提高安全性。
 
在高压下,正极材料和电解质之间的各种副反应更加严重,并且安全性变差。因此,耐高压电解质极大地限制了高镍三元材料的市场应用。相比之下,高镍三元材料的开发速度更快。 采用共沉淀法合成了Li(NixCoyMnz)O2(x = 1/3,0.5,0.6,0.7,0.8)系列材料,研究了Ni的含量对电化学性能,结构和热稳定性的影响,发现电化学性能和热性能与Ni含量密切相关。随着Ni含量的增加,材料的比容量和残余碱的量增加,容量保持性和安全性将降低。
 
随着技术的不断发展,当前的锂离子电池三元材料仍然存在两个缺点:一个是平台相对较低,另一个是首次充放电效率较低。然而,在比较优势的强烈吸引下,越来越多的电池制造商开始对用于锂离子电池的三元材料感兴趣,并且正在准备或已经开始生产用于锂离子电池的三元材料。
 
三元材料已逐渐成为动力锂电池市场的主流趋势,高镍三元材料目前已成为研发和产业化的热点。日产,特斯拉,通用,三菱欧蓝德等重要的国内外汽车公司以及北汽新能源,比亚迪,吉利汽车等生产的家用乘用车均已使用了三元或二元高比能量电池。以前一直坚持使用磷酸铁锂的比亚迪也开始使用三元电池。全球大型三元材料公司主要集中在中国,日本和韩国,它们共同占据了约50%的市场份额。日本公司的部署相对较早,技术积累也相对较强。韩国公司迅速崛起,目前在技术和质量控制方面已达到较高水平。目前,国内主要的电池企业也转向三元材料的发展,产业集中度和技术水平不断提高。

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