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锂电池

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导读: 锂电池具有能量密度高,循环寿命长,自放电率小,无记忆效应等优势,是未来电池的主要发展方向。通常所说的锂电池是指以碳素等材料为负极,以含锂的化合物作正极的锂离子电池。锂离子电池能量密度大,平均输出电压高,自放电小,没有记忆效应。

  (一)锂电池是未来电池的主要发展方向

  锂电池具有能量密度高,循环寿命长,自放电率小,无记忆效应等优势,是未来电池的主要发展方向。通常所说的锂电池是指以碳素等材料为负极,以含锂的化合物作正极的锂离子电池。锂离子电池能量密度大,平均输出电压高,自放电小,没有记忆效应。工作温度范围宽为-20℃-60℃。循环性能优越、可快速充放电、充电效率高达100%,而且输出功率大。使用寿命长。不含有毒有害物质,被称为绿色电池。

  (二)三元材料已经成为锂电池主流正极材料

  三元系快速崛起,已成锂电池主流正极材料。2012年全球锂电池正极材料出货量约为77,265吨,其中三元材料镍钴锰酸锂(NCM)和镍钴铝酸锂(NCA)合计38,680吨,超过其余正极材料出货量加总。2010年及之前用量最大的是钴酸锂材料,钴酸锂是发展最早的锂离子电池正极材料,主要用于制造手机和笔记本电脑及其它便携式电子设备的锂离子电池正极材料,但钴资源日益匮乏,价格昂贵,且钴酸锂电池在使用过程中存在安全隐患。锰酸锂虽然其安全性高且锰资源丰富,但是低比容量以及在电解质中缓慢溶解的特性使其应用受限,未来的发展主要在于如何提高其能量密度与电解质相容性。镍钴锰酸锂以相对廉价的镍和锰取代了钴酸锂中三分之二以上的钴,具有成本优势,并且在电化学性能和加工性能方面和钴酸锂非常接近,使得镍钴锰酸锂材料成为新的电池材料而逐渐取代钴酸锂,在锂电池正极市场中占比最大。镍钴铝酸锂(NCA)比镍钴锰酸锂(NCM)具有更高的能量密度,但高温稳定性能较差,容易引起电池安全问题,因而对于制造技术有着更高的要求。NCM由于电极密度较低,适合用在低容量电池单元中。

  动力锂电池普遍使用磷酸铁锂和三元材料。锂电池的电压平台指锂电池在实际正常放电过程中所产生的稳定电压值,三元材料与其他正极材料相比没有较大区别。国内近些年普遍使用磷酸铁锂作为动力锂离子电池材料,具有安全、环保、长循环寿命的优点,但是电池一致性较差的问题,比较难以解决,此外其低温特性差,放电电压低,在动力电源应用上遇到瓶颈。而三元材料则在比容量、低温稳定性及一致性方面具有优势。然而其高温性能差,导致安全性问题突出,随着技术进步,该问题逐步得到解决,同时其生产技术门槛也随之提高。

  (三)每1KWh容量锂电池所需碳酸锂不超过1kg

  每1KWh容量锂电池所需碳酸锂不超过1kg,不同正极材料所需的碳酸锂有细微区别。正极材料都是以碳酸锂为原料制成。如钴酸锂是由电池级碳酸锂和四氧化三钴合成。磷酸铁锂是由草酸亚铁和碳酸锂、磷酸氢二氨按一定比例合成。而锰酸锂由碳酸锂和二氧化锰合成。

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