数码相机锂聚合物电池
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厚度：8.0mm
宽度：32.0mm
长度：43.0mm Max ( 含保护板)
锂电池、聚合物电池 正极材料：钴酸锂、锰酸锂、三元材料
来源：蓝泰阳作者：Blue Taiyang浏览次数：1451发布时间：2022-05-14 20:41:31
锂电池、聚合物电池 正极材料：钴酸锂、锰酸锂、三元材料
钴酸锂：
具有六方层状结构的钴酸锂是目前用量最大的锂离子电池正极材料,标称电压为3.7V,主要制作成中小型号电池而广泛应用于3C产品。其结构稳定、比容量高、综合性能突出,但是安全性差、成本非常高。随着人们对电池寿命和比能量要求的提高,钴酸锂正极材料主要朝低比断钴材邻保以使容表面积、高压实密度和高充电电压趋势发展。钴酸锂主要采用固相烧结方法制备。
锰酸锂：
尖晶石结构的锰酸锂的标称电压为3.8V,是一种成本低、安全性高的正极材料,但是其材料容易发生Mn离子的溶解,高温时尤其显著,因此其循环寿命衰减较快,容易发生鼓胀,目前主要和其他正极材料混合使用,用于大/中型号的动力电池以降低电芯成本。经晶面调控和表面包覆改性,锰酸锂材料的高温性能和循环寿命可得到一定程度的提高,也是目前此类材料技术的主要发展方向。尖晶石锰酸锂目前主要采用电解二氧化锰为原料,与碳酸钾、氢氧化锂等锂源固相烧结制备而成。
三元材料：
与钻酸锂晶体结构极为相似的层状结构锂镍钴锰氧化物(LiNix.CoMn1-x-yO2)俗称为三元材料。这是一类在比能量、循环性、安全性和成本方面可以均衡与调控的材料。前期由于技术原因其标称电压只有3.5-3.6V,在使用范围方面有所限制,但目前随着技术工艺的不断改进和完善,电池的标称电压已达到3.7V,在容量上已经达到或超过钻酸锂的水平。目前国内外的小型高倍率动力电池大部分使用三元正极材料,全球范围内锂离子动力电池市场约80%份额为三元基动力电池。三元材料中镍(Ni)、钻(Co)、锰(Mn)都是元素周期表中同周期且相邻的元素,因此它们的氧化物能以任何比例混合形成固溶体,同时又可保持层状嵌锂结构不变。当然Ni、Co、Mn三种元素的计量比需要加以合理配置,例例如Ni含量过高时会导致循环效应变差;Co的存在会使层状结构中锂离子的脱嵌更容易,但Co含量过高时又会导致嵌锂容量下降;Mn的存在能大幅降低成本和改善材料的安全性,但Mn含量过高又会使层状结构受到破坏。因此,如何找到三种元素恰当的比例关系,以实现材料综合性能的最优化,是目前广大锂电科研人员研究的重点。此外,在动力电池领域,磷酸铁锂和三元材米料存在续航里程与安全性之争,如若三元材料动力电池在安全性上取得突破,那么三元材料将具有更为广阔的市场前景。三元材米料根据镍、钻、锰的含量不同可分为不同的类型,其中镍
的含量越高,产品的能量密度就越高,但镍含量越高开发的难度就越大。例如,高镍三元因极易水解而极易吸潮,吸潮后会在表面生成呈碱性的氢氧化锂和碳酸锂,这部分锂不能脱出和嵌入;而且水分还会与镍发生络合反应并存在于于晶体中,使得电池在高温环境和循环应用中会产生气体,造成电池胀气,从而严重影响电池使用寿命。高镍三元材料的性能研究和开发方兴未艾,其改性技术是重要的发展方向。目前的研究主要集中在元素掺杂,通过掺入某种阳离子或阴离子提高高镍三元材料的结构稳定性。表面改性也是提高高镍三元材料性能的重要手段,例如用导电高分子或者无机材料在颗粒的表面进行纳米包覆,可提高循环使用寿命、降低材料阻抗、提提高高温性能和安全性;无机物包覆还可降低晶型表面缺陷,也可以提高循环使用寿命、高温性能和和安全性。目前市场上镍钻铝酸锂(NCA)正极材料中镍的含量据称称已达到80%,镍钻锰锂(NCM)正极材料含镍百分比也很高。用这些高镍材料制品的电池循环寿命据称可达2000次,能量密度高、续航里程长、低温性好、可靠靠性也高.依据关键技术特征,三元正极材料的制备工艺可分为高温固相合成法、共沉淀法、溶胶一凝胶法、喷雾干燥法等几大类,其中使用最多的是共沉淀法.
