三元材料存在的問題,鋰離子電池三元材料的技術(shù)路線

來源：存能電氣  日期：2019-11-06 13:24  瀏覽量：次

　　三元材料存在的問題，鋰離子電池三元材料的技術(shù)路線。三元材料具有容量大、循環(huán)穩(wěn)定性好、成本適中等優(yōu)點。能夠同時有效地克服鈷酸鋰材料的高成本，錳酸鋰材料穩(wěn)定性低、磷酸鐵鋰容量低的問題已成功地應(yīng)用于電池中，應(yīng)用規(guī)模迅速發(fā)展。下面小編帶大家了解三元材料存在的問題和鋰離子電池三元材料的技術(shù)路線。

　　三元材料存在的問題

　　1、由于陽離子混排效應(yīng)以及材料表面微結(jié)構(gòu)在首次充電過程中的變化，造成NMC的首次充放電效率不高，首效一般都小于90%；三元材料電芯產(chǎn)氣較嚴(yán)重安全性比較突出，高溫存儲和循環(huán)性還有待提高；

　　2、三元材料是一次顆粒團(tuán)聚而成的二次球形顆粒，由于二次顆粒在較高壓實下會破碎，從而限制了三元材料電極的壓實，這也就限制了電芯能量密度的進(jìn)一步提升；鋰離子擴(kuò)散系數(shù)和電子電導(dǎo)率低，使得材料的倍率性能不是很理想。

　　3、Ni含量增加帶來的影響

　　通過增加三元材料中Ni的含量，可以提高電池的容量。然而，循環(huán)性、熱穩(wěn)定性卻隨之變差。當(dāng)Ni含量增加時，會在氧化還原過程中伴隨相變的發(fā)生，造成容量的衰減。Ni含量增加還降低了熱分解溫度，使放熱量增加，造成材料熱穩(wěn)定性變差。

　　4、與電解液的匹配

　　在電解質(zhì)和正極材料的界面處的反應(yīng)和電荷傳輸會影響鋰離子電池的性能，活性材料的腐蝕和電解液的分解將嚴(yán)重影響電荷在電極/電解液界面的傳輸。

　　5、表面反應(yīng)不均勻

　　來自韓國科學(xué)技術(shù)研究院的研究發(fā)現(xiàn)，NCA在充電過程中結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化，粒子表面的Li更容易脫出，造成表面的晶體和粒子結(jié)構(gòu)變得不均勻，這種變化會使材料發(fā)生快速的容量衰減和阻抗上升。

　　鋰離子電池三元材料的技術(shù)路線

　　由于磷酸鐵鋰能量密度基本上已經(jīng)缺乏大幅度提升空間，在國家對新能源乘用車?yán)m(xù)航里程要求越來越高的背景下，一直被認(rèn)作是磷酸鐵鋰路線的堅守者比亞迪開始在新能源車型“唐”上應(yīng)用三元鋰電池，而包括北汽、江淮、奇瑞、上汽等更多的國內(nèi)新能源生產(chǎn)企業(yè)也開始放棄磷酸鐵鋰路線，轉(zhuǎn)投三元鋰電池領(lǐng)域。

　　從產(chǎn)業(yè)布局上看，越來越多磷酸鐵鋰電池生產(chǎn)廠家都開始關(guān)注三元材料開發(fā)。有人此前就表示，公司正在積極加快復(fù)合三元材料電池的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度。

　　據(jù)報道，2017年度中國鋰離子電池正極材料的產(chǎn)值達(dá)到95億7500萬元，其中三元材料為27億4000萬元，占28.6%；在動力電池領(lǐng)域，三元材料正在強(qiáng)勁增長，北汽EV200推出。奇瑞EQ、江淮IV4、鐘泰云100等均采用三元動力電池。

　　許多專家預(yù)測，三元材料由于其優(yōu)異的性能和合理的制造成本，在不久的將來將取代昂貴的鋰鈷氧化物材料。三元材料是電解生產(chǎn)中主要的消耗材料，其質(zhì)量直接影響預(yù)焙陽極質(zhì)量，近而影響燒結(jié)過程中預(yù)焙陽極的消耗，甚至影響到電池材料的電流效率、電能消耗和產(chǎn)品等級等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

　　雖然三元材料應(yīng)用廣泛，但并不意味著未來就將絕對是三元鋰電池統(tǒng)領(lǐng)天下，電池行業(yè)一向是一代材料一代技術(shù)，整個行業(yè)一直并沒有停止對新材料和新技術(shù)的挖掘，更高的能量密度和更安全的性能永遠(yuǎn)是企業(yè)試圖平衡的兩大命題。