锂电池的种类及特性有哪些
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锰酸锂
锰酸锂,作为使用历史比较长的一种锂电池材料,其安全性高,尤其抗过充能力强,是一大突出优点。由于锰酸锂自身结构稳定性好,在电芯设计时,正极材料的用量不必超越负极太多。这样,使得整个体系中的活性锂离子的数量不多,在负极充满以后,不会有太多的锂离子存于正极。即使出现了过充情形,也不会出现大量锂离子在负极沉积形成结晶的状况。因而,锰酸锂的耐过充能力在常用材料中是*的。
另外,材料价格低廉,并且对生产工艺要求相对不高,是比较早取得广泛应用的正极材料。
但它也存在着明显的缺陷。尖晶石锰酸锂的高温性能不佳。氧缺陷的存在,使得电芯在高电压阶段容易出现容量衰减,同时,在高温下进行循环使用,也会造成类似的容量衰减。原因出在引发歧化效应的三价锰离子身上。防止高温衰减的方式主要集中在减少三价锰这个点上。
锰酸锂,受限于其高温性能,一般不会用在大功率或者环境温度高的场合,比如高速乘用车、插电混动等就很少选用锰酸锂作为动力。但对于电动大巴,市内物流车等,锰酸锂完全可以胜任。
磷酸铁锂
磷酸铁锂的优点主要体现在安全性和循环寿命上。主要的决定因素来自于磷酸铁锂的橄榄石结构。这样的结构,一方面导致磷酸铁锂较低的离子扩散能力,另一方面也使它具备了较好的高温稳定性,和良好的循环性能。
磷酸铁锂的缺点也比较明显,能量密度低,一致性差以及低温性能不佳。
能量密度低是材料自身的化学性质决定的,一个磷酸铁锂大分子只能对应容纳一个锂离子。
一致性,尤其是批次稳定性差,除了与生产管理水平有关,还与其自身的化学性质有关。磷酸铁锂是各种锂电池正极材料中比较难于制备的一种。这种化学反应一致性和均匀性的高难度,同时又带来了另一个问题,磷酸铁锂材料中的铁单质和铁离子杂质始终存在,给电池带来了失效隐患。
磷酸铁锂电池,由于其安全性高,虽然能量密度部分的影响了它的使用范围,但仍然是当前我国电动汽车的主要动力锂电池品种。尤其涉及到大量人员生命安全的公交车,国家政策强制要求使用磷酸铁锂电池。
三元锂
三元锂正极材料,综合了LiCoO2、LiNiO2和LiMnO2三中材料的优点,在同一只电芯内部形成协同效应,兼顾了材料结构的稳定性、活性和较低成本三个要求,是三种主要正极材料中能量密度*的一种。其低温效果也明显的好于磷酸铁锂电池。
三种元素中,Ni的含量越高,则电芯的能量密度越高,同时,电芯的安全性越低。在实际应用中,三种材料在电芯中的比例关系,随着时间的推移一直在发生变动。人们对能量密度的追求越来越高,因而Ni 的占比也越来越高。
三元材料被提及*多的缺点就是安全性,发生热失控的过程中,其副反应的产物中包含大量气体,使得事故的危险性和可蔓延的能力大大提高。其次,三元材料的循环寿命也是一个瓶颈,目前还达不到磷酸铁锂的水平;*,由于三元材料特殊的微观结构,使得它不适合高压力压实的操作,因而通俗的提高能量密度的加工方式对于它不适用。
三元材料市场份额正在逐渐扩张,主要动力来自于对汽车续航里程的追求。想要赶上甚至超越燃油车的续航,电动汽车必须在有限的空间内装上尽量多的电量,这就使得能量密度变得尤其重要。而去年国家出台的补贴政策,也是出于激励高能量密度电芯研发的目的,对能量密度设置了门槛,进不来的就没有补贴。从整车厂到pack厂再到电芯厂商,每个环节都必须顺应提高产品能量密度的大趋势,于是三元锂电池得到越来越多的应用。电池本身安全性能的改进和系统监控处理事故能力的提高,也会推进三元锂电池市场扩张的脚步。
锰酸锂,作为使用历史比较长的一种锂电池材料,其安全性高,尤其抗过充能力强,是一大突出优点。由于锰酸锂自身结构稳定性好,在电芯设计时,正极材料的用量不必超越负极太多。这样,使得整个体系中的活性锂离子的数量不多,在负极充满以后,不会有太多的锂离子存于正极。即使出现了过充情形,也不会出现大量锂离子在负极沉积形成结晶的状况。因而,锰酸锂的耐过充能力在常用材料中是*的。
另外,材料价格低廉,并且对生产工艺要求相对不高,是比较早取得广泛应用的正极材料。
但它也存在着明显的缺陷。尖晶石锰酸锂的高温性能不佳。氧缺陷的存在,使得电芯在高电压阶段容易出现容量衰减,同时,在高温下进行循环使用,也会造成类似的容量衰减。原因出在引发歧化效应的三价锰离子身上。防止高温衰减的方式主要集中在减少三价锰这个点上。
锰酸锂,受限于其高温性能,一般不会用在大功率或者环境温度高的场合,比如高速乘用车、插电混动等就很少选用锰酸锂作为动力。但对于电动大巴,市内物流车等,锰酸锂完全可以胜任。
磷酸铁锂
磷酸铁锂的优点主要体现在安全性和循环寿命上。主要的决定因素来自于磷酸铁锂的橄榄石结构。这样的结构,一方面导致磷酸铁锂较低的离子扩散能力,另一方面也使它具备了较好的高温稳定性,和良好的循环性能。
磷酸铁锂的缺点也比较明显,能量密度低,一致性差以及低温性能不佳。
能量密度低是材料自身的化学性质决定的,一个磷酸铁锂大分子只能对应容纳一个锂离子。
一致性,尤其是批次稳定性差,除了与生产管理水平有关,还与其自身的化学性质有关。磷酸铁锂是各种锂电池正极材料中比较难于制备的一种。这种化学反应一致性和均匀性的高难度,同时又带来了另一个问题,磷酸铁锂材料中的铁单质和铁离子杂质始终存在,给电池带来了失效隐患。
磷酸铁锂电池,由于其安全性高,虽然能量密度部分的影响了它的使用范围,但仍然是当前我国电动汽车的主要动力锂电池品种。尤其涉及到大量人员生命安全的公交车,国家政策强制要求使用磷酸铁锂电池。
三元锂
三元锂正极材料,综合了LiCoO2、LiNiO2和LiMnO2三中材料的优点,在同一只电芯内部形成协同效应,兼顾了材料结构的稳定性、活性和较低成本三个要求,是三种主要正极材料中能量密度*的一种。其低温效果也明显的好于磷酸铁锂电池。
三种元素中,Ni的含量越高,则电芯的能量密度越高,同时,电芯的安全性越低。在实际应用中,三种材料在电芯中的比例关系,随着时间的推移一直在发生变动。人们对能量密度的追求越来越高,因而Ni 的占比也越来越高。
三元材料被提及*多的缺点就是安全性,发生热失控的过程中,其副反应的产物中包含大量气体,使得事故的危险性和可蔓延的能力大大提高。其次,三元材料的循环寿命也是一个瓶颈,目前还达不到磷酸铁锂的水平;*,由于三元材料特殊的微观结构,使得它不适合高压力压实的操作,因而通俗的提高能量密度的加工方式对于它不适用。
三元材料市场份额正在逐渐扩张,主要动力来自于对汽车续航里程的追求。想要赶上甚至超越燃油车的续航,电动汽车必须在有限的空间内装上尽量多的电量,这就使得能量密度变得尤其重要。而去年国家出台的补贴政策,也是出于激励高能量密度电芯研发的目的,对能量密度设置了门槛,进不来的就没有补贴。从整车厂到pack厂再到电芯厂商,每个环节都必须顺应提高产品能量密度的大趋势,于是三元锂电池得到越来越多的应用。电池本身安全性能的改进和系统监控处理事故能力的提高,也会推进三元锂电池市场扩张的脚步。
沛城
2024-10-08 广告
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常见的六种锂电池各有什么特点?
答:最早的锂电池发明在上世纪七十年代,但锂是非常活泼的金属,因而安全性差,很容易起火或爆炸而搁置,无法推出产品。直到1991年日本索尼公司搞了锂离子电池才使锂电池逐步走上商用化之路。
锂离子电池是用一些不太活泼的金属来中和金属锂的活性,不使用金属锂而使用钴酸锂(LiCoO2),解决了金属锂太活泼的问题。锂离子电池具有容量大(200Wh/Kg,铅酸电池才40Wh/Kg),自放电小(0.1%/天,而铅酸电池1%/天),单格电势高(3.6V,铅酸电池2.0V),寿命较长(800次充放电循环)等优点,很受小型移动设备,如照相机、摄像机、手机、笔记本电脑的欢迎。但由于安全性差,不能制成大型,不能用于电动汽车上。
锂离子电池还有锂聚化物电池,就是电池的正极、负极或隔膜中其一或其二使用高分子聚化物制成,这种电池可以软包装(使用铝塑复合材料做外壳),因此避免了爆炸,可以做成任意形状,最薄可实现0.5mm,但聚化物电池和锂离子电池的工作原理是一样的,都是不依靠分解金属来产生电能,充电时,锂离子从正极通过电解液和多孔隔膜跑到负极去,放电时再回来。
为解决安全性问题和降低成本,1996年日本研制成功锰酸锂(LiMn2O4)电池,相对于锂离子的钴酸锂(LiCoO2)电池,安全性好很多,由于不再使用价格昂贵的“钴”,成本也下降不少。但缺点是容量和寿命均下降了四分之一,只有150Wh/Kg,600次循环。
人们发现使用镍代替钴不但可以降低成本,还可以提高容量,但寿命会下降很多,人们实验着用镍、钴、锰三种金属按不同比例,经过多次实验,于2008年制成了镍钴锰酸锂(LiNiMnCoO2)电池,这就是大名鼎鼎的“三元锂电池”。
三元聚化物锂电池的优点是:容量大(220Wh/Kg),单格电压也是3.6V,寿命比钴酸锂电池长一倍,可达1500次循环。安全性较好,低温下仍能输出电能(-5°C,可输出90%的电量,-15°还有75%的电量);成本也较低。具有综合性价比最高,目前,绝大部分电动轿车都是使用的这种锂电池。
还有另外一种三元锂电池是镍钴铝酸锂(LiNiCoAlO2)电池,这种电池具有最大的比容量(260 Wh/Kg),但寿命只有500次循环,安全性也不大好。
以上四种锂电池(钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂)的安全性都不是非常好,在高温、大负荷、短路、碰撞、过充电这些极端的情况下,容易发生起火或爆炸等事故。为了避免以上事故的发生,人们研制了两种安全性很好的锂电池:
磷酸铁锂(LiFePO4)电池,这种电池的优势是:成本低,它既不用钴,又不用镍。除了必须的锂之外,只是用了很便宜的铁和磷,这就大大的降低了成本。另一个优点是:寿命长,一般可达2000次循环,最重要的优点是:安全性很好,在极端情况下也不会自燃和爆炸。被广泛使用在大型客车和公交车上。
但磷酸铁锂电池也有弱点:单格电压低,只有3.2V;容量只有150Wh/Kg;低温性能很差,在摄氏零下10度的环境中,经过100次充放电,容量会降低到初始值的七分之一,基本就报废了。所以不能在我国东北地区使用,只能用在我国南方。另外,制造的工艺学也不好,使电池的一致性差,制成电池组后寿命只有700次左右(容量不相同的电池串联或并联,容量小的最先损坏)。
钛酸锂(Li4Ti5O12)电池,这种电池是比较安全的锂电池,寿命也最高,可达5000次循环充放电。但缺点是:单格电压最低,只有2.4V,容量也最小,容量70Wh/Kg,只是比酸铅电池大一点点而已。
答:最早的锂电池发明在上世纪七十年代,但锂是非常活泼的金属,因而安全性差,很容易起火或爆炸而搁置,无法推出产品。直到1991年日本索尼公司搞了锂离子电池才使锂电池逐步走上商用化之路。
锂离子电池是用一些不太活泼的金属来中和金属锂的活性,不使用金属锂而使用钴酸锂(LiCoO2),解决了金属锂太活泼的问题。锂离子电池具有容量大(200Wh/Kg,铅酸电池才40Wh/Kg),自放电小(0.1%/天,而铅酸电池1%/天),单格电势高(3.6V,铅酸电池2.0V),寿命较长(800次充放电循环)等优点,很受小型移动设备,如照相机、摄像机、手机、笔记本电脑的欢迎。但由于安全性差,不能制成大型,不能用于电动汽车上。
锂离子电池还有锂聚化物电池,就是电池的正极、负极或隔膜中其一或其二使用高分子聚化物制成,这种电池可以软包装(使用铝塑复合材料做外壳),因此避免了爆炸,可以做成任意形状,最薄可实现0.5mm,但聚化物电池和锂离子电池的工作原理是一样的,都是不依靠分解金属来产生电能,充电时,锂离子从正极通过电解液和多孔隔膜跑到负极去,放电时再回来。
为解决安全性问题和降低成本,1996年日本研制成功锰酸锂(LiMn2O4)电池,相对于锂离子的钴酸锂(LiCoO2)电池,安全性好很多,由于不再使用价格昂贵的“钴”,成本也下降不少。但缺点是容量和寿命均下降了四分之一,只有150Wh/Kg,600次循环。
人们发现使用镍代替钴不但可以降低成本,还可以提高容量,但寿命会下降很多,人们实验着用镍、钴、锰三种金属按不同比例,经过多次实验,于2008年制成了镍钴锰酸锂(LiNiMnCoO2)电池,这就是大名鼎鼎的“三元锂电池”。
三元聚化物锂电池的优点是:容量大(220Wh/Kg),单格电压也是3.6V,寿命比钴酸锂电池长一倍,可达1500次循环。安全性较好,低温下仍能输出电能(-5°C,可输出90%的电量,-15°还有75%的电量);成本也较低。具有综合性价比最高,目前,绝大部分电动轿车都是使用的这种锂电池。
还有另外一种三元锂电池是镍钴铝酸锂(LiNiCoAlO2)电池,这种电池具有最大的比容量(260 Wh/Kg),但寿命只有500次循环,安全性也不大好。
以上四种锂电池(钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂)的安全性都不是非常好,在高温、大负荷、短路、碰撞、过充电这些极端的情况下,容易发生起火或爆炸等事故。为了避免以上事故的发生,人们研制了两种安全性很好的锂电池:
磷酸铁锂(LiFePO4)电池,这种电池的优势是:成本低,它既不用钴,又不用镍。除了必须的锂之外,只是用了很便宜的铁和磷,这就大大的降低了成本。另一个优点是:寿命长,一般可达2000次循环,最重要的优点是:安全性很好,在极端情况下也不会自燃和爆炸。被广泛使用在大型客车和公交车上。
但磷酸铁锂电池也有弱点:单格电压低,只有3.2V;容量只有150Wh/Kg;低温性能很差,在摄氏零下10度的环境中,经过100次充放电,容量会降低到初始值的七分之一,基本就报废了。所以不能在我国东北地区使用,只能用在我国南方。另外,制造的工艺学也不好,使电池的一致性差,制成电池组后寿命只有700次左右(容量不相同的电池串联或并联,容量小的最先损坏)。
钛酸锂(Li4Ti5O12)电池,这种电池是比较安全的锂电池,寿命也最高,可达5000次循环充放电。但缺点是:单格电压最低,只有2.4V,容量也最小,容量70Wh/Kg,只是比酸铅电池大一点点而已。
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2022-03-21 · 规模大,实力强,师资雄厚,五重就业保障
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一.锂金属电池:锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。
二.锂离子电池:锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。
二.锂离子电池:锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。
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锂系电池分为锂电池和锂离子电池。手机和笔记本电脑使用的都是锂离子电池,通常人们俗称其为锂电池。电池一般采用含有锂元素的材料作为电极,是现代高性能电池的代表。而真正的锂电池由于危险性大,很少应用于日常电子产品。
根据锂离子电池所用电解质材料的不同,锂离子电池分为液态锂离子电池和聚合物锂离子电池。有这几个特点:1)电压高2)比能量大3)循环寿命长4)安全性能好5)自放电小6) 快速充电
手机锂电池组装前的测试是必不可少的,大电流弹片微针模组blade pin是一体成型的弹片式设计,在手机锂电池测试中有良好的导电性能,连接功能稳定,还能提高手机电池的测试效率。
根据锂离子电池所用电解质材料的不同,锂离子电池分为液态锂离子电池和聚合物锂离子电池。有这几个特点:1)电压高2)比能量大3)循环寿命长4)安全性能好5)自放电小6) 快速充电
手机锂电池组装前的测试是必不可少的,大电流弹片微针模组blade pin是一体成型的弹片式设计,在手机锂电池测试中有良好的导电性能,连接功能稳定,还能提高手机电池的测试效率。
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