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从能量密度的角度来说,三元材料比LFP和LMO有绝对的优势,但安全性能却是一直限制其大规模应用的一个难题。
容量较大的纯三元电池很难通过针刺和过充等安全性测试,这也是大容量电池中一般都要混合锰酸锂一起使用的原因。
从我了解到的情况来看,主要有如下几种解决三元安全性问题的方案:
1.选择安全性能最优配比的三元材料
众所周知,三元材料中的镍含量越高,材料的稳定性越差,安全性也就越差,目前安全性最好的主流三元镍钴锰配比为1:1:1,即通常所说的111三元,111的三元之所以稳定性最好,主要因为:
1)镍所占的比例较低(相对于422/523等),材料制备过程中更容易形成完整的层状结构,同时兼顾了能量密度。
2)锰的比例较高(相对于422/523等),锰是三元材料中其结构稳定性的重要元素。
3)镍和锰的比例为1:1,镍和锰同时为稳定性最高的正2价和正4价。( 在这里多说一句,111三元是最适合做高电压的三元材料,如果高电压电解液瓶颈突破,其能量密度不会逊色于任何高镍的三元,循环和电极加工性能都要高几个档次。)
综上所述,在大容量纯三元电池中,111三元具有最好的安全性。
2.从三元材料本身进行改善
三元材料本身就是从掺杂中发展出来的新型材料,我们认为如果再在三元中掺杂其他元素,不仅会对其电化学性能产生为止影响,还会对制备工艺提出更多要求,成本的提高同样会限制三元在动力中的应用,而包覆工艺对于产品的一致性会产生影响,所以我们认为在保证产品适合产业化的前提下对于材料的安全性能进行改善才是能够使三元真正应用于动力电池中的最好方法。所以在这里只说一下我们的改进方案,之前说过很多次了,我们的三元材料是类似钴酸锂的一次颗粒,除了在压实密度和电极加工性能方面有很大的优势之外,对于安全性也有提高,原因如下:
1)微米级的一次颗粒具有更完整的层状结构,层状结构越完整,材料的稳定性就越好,体现为循环性能和安全性能的提高。
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