三元锂电池 又名：三元聚合物锂电池

简介

       锂离子电池是用锂作负极活性物质的化学电池。锂的标准电极电位最负，在金属中比重最轻，反应活泼性最高，因而锂电池的电动势和比能量很高，是一种重要的高能电池。 锂电池的正极活性物质有氧化物、硫化物、卤化物、卤素、含氧酸盐等无机电极材料，如二氧化锰、二氧化硫、硫化铜、铬酸银、聚氟化碳、亚硫酰氯、碘等；也可以电子导电聚合物作正极材料，如聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚咔唑等，又称为聚合物电池。锂电池的电解质为非水溶液、固体和熔融盐。非水溶液电解质由有机溶剂或非水无机 溶剂加入无机盐组成，采用的有机溶剂主要有碳酸丙烯酯、二甲基丙酰胺、乙腈、γ-丁内酯等；非水无机溶剂有亚硫酰氯、液体二氧化硫等。无机盐有高氯酸锂、氯化铝锂、氟硼酸锂、溴化锂等。因锂和水接触立即发生激烈反应， 所以不仅电解质不能采用水溶液，而且全部材料和零部件均需严格脱水，并可靠密封。锂离子电池作为一种集高能量密度和高电压为一体的储能装置，已广泛应用于移动和无线电子设备、电动工具、混合动力和电动交通工具等领域。

       三元聚合物锂电池是指正极材料使用锂镍钴锰或者镍钴铝酸锂的三元正极材料的锂电池，锂离子电池的正极材料有很多种，主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。其中磷酸铁锂作为正极材料的电池充放电循环寿命长，但其缺点是能量密度、高低温性能、充放电倍率特性均存在较大差距，且生产成本较高，磷酸铁锂电池技术和应用已经遇到发展的瓶颈；锰酸锂电池能量密度低、高温下的循环稳定性和存储性能较差，因而锰酸锂仅作为国际第1代动力锂电的正极材料；而多元材料因具有综合性能和成本的双重优势日益被行业所关注和认同，逐步超越磷酸铁锂和锰酸锂成为主流的技术路线。三元材料的电芯代替了广泛使用的钴酸锂电芯，在笔记本电池领域广泛使用。

性能

       在容量与安全性方面比较均衡的材料，循环性能好于正常钴酸锂，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，随着配方的不断改进和结构完善，电池的标称电压已达到3.7V，在容量上已经达到或超过钴酸锂电池水平。

参数

       标称容量：1250mAh

       标准放电持续电流：0.2C

       最大放电持续电流：1C

       放电：-10~60℃

       产品尺寸：MAX 9.5×35×52mm

       成品内阻：≤150mΩ

       引线型号：国标线UL1007/24#，线长55mm

       过充保护电压：每串4.325±0.025V

       过放保护电压：2.5±0.05V

       过流值：2~6A或3-8A

地位

       全球5大电芯品牌SANYO，PANASONIC，SONY，LG，SAMSUNG已推出三元材料的电芯，相当部分的笔记型电池线都用三元材料的电芯替换了之前的钴酸锂电芯，SANYO，SAMSUNG柱式电池方面更是全面停产钴酸锂电芯转向三元电芯的制造，国内外小型的高倍率动力电池大部分使用三元正极材料。

功能特点

       在容量与安全性方面比较均衡的材料，循环性能好于正常钴酸锂，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，但到目前，随着配方的不断改进和结构完善，电池的标称电压已达到3.7V，在容量上已经达到或超过钴酸锂电池水平。

在电动汽车领域中的应用

       在行业“里程焦虑”、“续航焦虑”背景下，长续航成为新能源汽车行业集中攻坚的头号任务。当前解决这一问题主要有两种技术路线，即三元聚合物锂电池和磷酸铁锂电池。 其中磷酸铁锂电池为比亚迪汽车的研究方向，早期由于能量密度低，低温性能差等原因，较少采用，但经过改良后，目前已突破传统磷酸铁锂电池的能量密度限制，达到了三元材料水平。镍钴锰三元聚合物锂电池的能量密度高，目前应用最广，但其造价高，若能在安全性上实现突破，未来仍将占据市场主流。

和磷酸铁锂电池对比

       三元锂电池和磷酸铁锂电池哪个好

       三元锂电池和磷酸铁锂电池各有其优势和劣势，具体哪个更好取决于应用场景和个人需求。以下是对两者主要特点的详细比较：

一、耐低温性

       三元锂电池：具有更好的耐低温性。在0到-20°C时，电池衰减相对较轻，甚至可低至-30°C，更适合北方冬季的极端寒冷天气。

       磷酸铁锂电池：低温性能较差，其低温极限一般为-20°C。在寒冷环境下，电池衰减会比较严重。

二、能量密度

       三元锂电池：能量密度更高，一般在180-230Wh/kg，高镍三元锂电池可以超过250Wh/kg。这意味着在相同的体积或重量下，三元锂电池能存储更多的能量。

       磷酸铁锂电池：能量密度相对较低，一般在140-160Wh/kg，少数技术先进的厂家可以达到180Wh/kg。

三、使用寿命

       磷酸铁锂电池：使用寿命更长，一般可以达到3000次以上的充放电循环，甚至在某些条件下可达4000-5000次。

       三元锂电池：循环寿命一般为2000次充放电循环。虽然理论上可以通过优秀的电池管理系统减缓衰减，但长期使用后性能会有所下降。

四、安全性能

       磷酸铁锂电池：安全性更高。通过针刺测试等实验表明，磷酸铁锂电池在极端条件下不易起火爆炸，且其生产工艺和材料选择都注重安全性。

       三元锂电池：安全性相对较差。在高温或短路等极端条件下，三元锂电池有可能发生热失控甚至爆炸。然而，随着技术的进步，三元锂电池的安全性能也在不断提升。

五、制造成本

       磷酸铁锂电池：制造成本相对较低。这主要是因为其材料成本较为稳定且不含稀有金属元素如钴和镍。

       三元锂电池：制造成本较高。特别是高镍三元锂电池，由于使用了较多的钴和镍等稀有金属元素，成本波动较大。

六、环保性

       磷酸铁锂电池：环保性更好。其材料不含对人体有害的重金属元素，且生产工艺较为环保。

       三元锂电池：环保性相对较差。虽然也在不断提升环保性能，但相比磷酸铁锂电池仍有一定差距。

总结

       综上所述，三元锂电池和磷酸铁锂电池各有优劣。如果追求高能量密度和较好的耐低温性，三元锂电池可能更适合；而如果注重安全性、使用寿命和成本效益，磷酸铁锂电池则更具优势。在选择时，应根据具体的应用场景和个人需求进行权衡。例如，在新能源汽车领域，北方地区可能更倾向于使用三元锂电池以应对冬季的寒冷天气；而南方地区或对成本和安全性能有更高要求的场景则可能更倾向于使用磷酸铁锂电池。

充电正确方法

       三元锂电池充电的正确方法涉及多个方面，以下是一些关键要点：

一、最佳充电区间

       电量范围：三元锂电池的最佳充电区间为20%80%。当电池电量下降至接近20%时，应及时进行充电，这有助于延长电池的使用寿命。同时，如果没有特别要求，三元锂电池最好充到80%90%就停止充电，过度充电可能会影响电池的性能和寿命。

二、充电环境与条件

       温度控制：理想情况下，充电环境应保持在15°C至30°C之间。过高或过低的温度都会影响电池的充电效率和寿命。避免在高温或低温环境中充电，以防止电池过热或过冷。

       通风良好：充电过程中电池可能会产生热量，因此需要确保充电环境通风良好，以防止电池过热。

三、充电器与充电方式

       使用原装充电器：建议使用设备原厂提供的充电器，或者确保所使用的充电器符合设备规格。低质量或不兼容的充电器可能对电池产生负面影响。

       恒流恒压充电：三元锂电池通常采用恒流恒压充电策略，即先以恒定电流充电，待电压达到一定值后转为恒定电压充电，直至充满。充电电流的大小可以根据电池容量来调整，一般在0.1~1.5倍电池容量范围内。

       避免过充与过放：三元锂电池通常配备有电池管理系统（BMS），可以防止过充和过放。但用户仍需注意不要长时间充电或完全放空电池，以免电池管理系统失效或电池受损。

       避免频繁快充：虽然快充可以节省时间，但频繁使用可能会对电池造成损害。建议在紧急情况下使用快充，日常充电还是以慢充为主。

四、其他注意事项

       定期充电：即使电池长时间不使用，也应定期充电，以保持电池活性。建议至少每三个月充电一次。

       避免长时间闲置：电池长时间不使用会导致自放电，影响电池性能。

       定期检查：定期检查电池外观，如发现膨胀、漏液等现象，应立即停止使用并更换电池。

       避免震动和冲击：防止电池受到过度的震动或冲击，以防止电池内部结构损坏。

       综上所述，正确充电三元锂电池需要关注充电区间、充电环境、充电器与充电方式等多个方面。遵循这些建议有助于延长电池的使用寿命并保持电池的性能。