三元材料在锂离子动力电池上的应用
三元锂电池工作原理及应用
三元锂电池工作原理及应用
三元锂电池的工作原理主要依赖于其三元正极材料的特性。
三元正极材料是镍钴锰酸锂（Li（NiCoMn）O2）或者镍钴铝酸锂的复合物，其组成比例可以根据实际需要进行调整。
这种材料在锂离子嵌入和脱出过程中，能够保持结构的稳定性，从而提高电池的循环寿命。
在电池充电过程中，电子通过外部电路传递到正极，然后由锂离子从负极穿过电解质到达正极。
在放电过程中，电子从正极通过外部电路传递到负极，同时锂离子从正极穿过电解质到达负极。
在这个过程中，锂离子在正负极之间来回移动，从而实现电池的储能功能。
三元锂电池具有高能量密度、高电压、长寿命等优点，因此在电动汽车、混合动力汽车、电动自行车等领域得到了广泛应用。
此外，由于其高功率密度和快速充电能力，三元锂电池也被用于储能系统、无人机、电子设备等领域。
然而，三元锂电池也存在一些缺点，例如对温度敏感、易发生热失控等。
因此，在使用三元锂电池时，需要采取适当的措施来控制其工作温度和充电电流，以保障电池的安全和稳定运行。
锂离子电池三元正极材料(全面)
1997年, Padhi等人最早提出了LiFePO4的制 备以及性能研究 。LiFePO4具备橄榄石晶体结构, 理论容量为170 mAh／g, 有相 对于锂金属负极的稳 定放电平台, 虽然大电流充放电存在一定的 缺陷, 但 由于该材料具有理论比能量高、电压高、环境友好、 成本低廉以及良好的热稳定性等显著优点, 是近期研究的重点替 代材料之一。目前, 人们主要采点用击高添温加固标相题法制备LiFePO4 粉体, 除此之外, 还有溶胶-凝胶法、水热法等软化学方法, 这些方法都 能得到颗粒细、纯度高的LiFePO4材料。
三价锰氧化物LiMnO2是近年来新发展起来的一种锂离子电池 正极材料, 具有价格低, 比容量高(理论比容量286 mAh／g, 实 际比 容量已达到200mAh／g以上) 的优势。LiMnO2存在多种结构形式, 其中单斜晶系的LiMnO2和正方晶系LiMnO2具有层状材料的结构 特征, 并具有比较优良的电化学性能。对于层状结构 的LiMnO2而 言, 理想的层状化合物的电化学行点为击要添比加中标间题型的材料好得多, 因 此, 如何制备 稳定的LiMnO2, 层状结构, 并使之具有上千次的循 环 寿命, 而不转向尖晶石结构是急需解决的问题。
(1)可以在LiNiO2正极材料 掺杂Co、Mn、Ca、F、Al等 元素, 制成复合氧化物正极 材料以增强其稳定性, 提高充 放电容量和循环寿命。
(2) 还可以在LiNiO2材料中掺杂P2O5 ； 点击添加标题
(3) 加入过量的锂, 制备高含锂的锂镍氧化物。
锰酸锂具有安全性好、耐过充性好、锰资源丰富、价格低廉及 无毒性等优点, 是最有发展前途的一 种正极材料。锰酸锂主要有尖晶 石型LiMnO4和层状的LiMnO2两种类型。尖晶石型 L iMnO4具有安 全性好、易合成等优点, 是目前研究较多的锂离子正极材料之一。但 LiMn2O4存在John—Teller效应, 在充放电过程 中易发生结构畸变, 造成容量迅速衰减, 特别是在较点高击温添度加的标使题用条件下, 容量衰减更加突 出。三价锰氧化物LiMnO2 是近年来新发展起来的一种锂离子电池正 极材料, 具有价格低, 比容量高(理论比容量286mAh／g, 实际比容量 已 达到200mAh／g以上) 的优势。
三元正极材料
三元正极材料三元正极材料是锂离子电池中的重要组成部分，其性能直接影响着电池的能量密度、循环寿命和安全性能。
目前，常见的三元正极材料主要包括钴酸锂（LiCoO2）、镍基三元材料（如LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2）和锰基三元材料（如LiMn2O4）。
本文将对这三种常见的三元正极材料进行介绍和比较分析。
首先，钴酸锂作为最早应用于商业化锂离子电池中的三元正极材料，具有比较高的比容量和循环寿命，但其成本较高，且在高温和过充放电条件下容易发生热失控，存在安全隐患。
其次，镍基三元材料由于镍的丰富资源和较低的成本，逐渐成为三元正极材料的主流之一。
其中，LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2具有较高的比容量和循环寿命，同时在安全性能上相对较好，但其在高温下的热稳定性较差，容易发生结构破坏。
最后，锰基三元材料由于锰的丰富资源和低成本，被广泛应用于动力电池领域。
LiMn2O4具有良好的热稳定性和安全性能，但其比容量较低，循环寿命不如钴酸锂和镍基三元材料。
综上所述，钴酸锂、镍基三元材料和锰基三元材料各有其优缺点，选择合适的三元正极材料需综合考虑其能量密度、循环寿命、安全性能和成本等因素。
未来，随着新型材料的不断涌现和技术的进步，三元正极材料的性能将得到进一步提升，为锂离子电池的发展带来更多可能性。
在电池材料领域，三元正极材料的研究和开发一直是学术界和工业界的热点之一。
通过不断地改进材料结构、优化材料配方和提高制备工艺，可以进一步提高三元正极材料的性能，推动锂离子电池技术的发展。
同时，为了解决三元正极材料存在的问题，如安全性、循环寿命和成本等方面的挑战，需要开展更深入的基础研究和跨学科合作，以实现三元正极材料性能的全面提升。
总之，三元正极材料作为锂离子电池的关键组成部分，其性能对电池的整体性能有着重要影响。
未来，随着材料科学和能源技术的不断发展，相信三元正极材料将会迎来更加美好的发展前景，为电动汽车、储能系统和便携式电子设备等领域提供更加高效、安全和可靠的能源解决方案。
锂离子动力电池三元正极材料的机遇与挑战
三
Ｍａｅｉｌ Ｌ ｔ ｒ等发表论文４ 多篇 。 ｔｒ ｓ ｅｔ ｓ ａ ｅ ０
锂离子动力电池 元正极材料的机遇与挑战
■ 文／ 黄震 雷 王
２ 北京 大 学 ．
峰 向德波 郭晓丰 周恒辉
１ 北大先行科技 产业有限公 司 ．
锂 离 子 动力 电 池凭 其 工 作 电压 高 、 量 密 度 大、 境 友 好 等优 势 已 能 环 广 泛 应用 于 电动 车 、 电动工 具及 电网
的镍氢 、 镉 电池 。 是 ， 镍 但 在动 力 电池
领 域 ， Ｃ０ 却难 以施展 拳脚 ， 主 Ｌｉ ０： 这
力 电 池 正 极 材 料 包 括 磷 酸 铁 锂 （ ｉ ｅ ０ ）锰 酸 锂 （ ｉ ｎ０ ） 镍 Ｌ Ｆ Ｐ ４、 Ｌ Ｍ ２４、 钴锰三 元材料 （ ｉ ｉ ｙ ｏＭｎ Ｏ ） Ｌ Ｎ １ 一Ｃ ｙ ２ 一
正极材料 的安全性与材料 晶体结 构、 面形 貌和 电解 液 种类 等 因素密 表
材料 （ ｉ ｉ５ ｏｌ ０Ｏ ） ３３ ＬＮ ｏＣ ０ ． ２ ． ２ ３材料 Ｍｎ ３ 和 （ｉ １Ｃ １Ｍｎ／ ２ ＬＮｉ３ ｏ ３ ｌＯ ） ／ ／ ３ 为例 ， 容量 前者 较高 ， 后者循环 稳定性和安全 性较好 ， 其他 比例材料如Ｌ Ｎｉ８ ｏ １ ｏＯ 、 ｉ ０Ｃ ｏＭｎ． ２ ． ． １
替 代部分Ｃｏ 材 料 中的Ｃｏ ， 用量大大 降
构。 由于 晶体 结 构 稳 定 ， 钻 锰 三 元 镍
材 料 可在 较高 电压 （ ．Ｖ） 工作 ， ＞４ ５ 下 比容量 （６ １ ０～１０ ９ ｍＡｈ／ ） ｇ 显著 高于 Ｌｉ ＰＯ４ Ｌ Ｍ ｎ０ ， Ｆｅ 和 ｉ ２ ４安全 性也好 于 Ｌ Ｃ Ｏ２镍 钴锰三元材 料与Ｌ Ｃ Ｏ２ ｉｏ 。 ｉ ｏ 一
锂离子动力电池产品分析三元锂电池vs镍钴锰酸锂电池
锂离子动力电池产品分析三元锂电池vs镍钴锰酸锂电池锂离子动力电池产品分析：三元锂电池vs镍钴锰酸锂电池随着电动汽车、移动设备和可再生能源等应用的快速发展，锂离子动力电池已成为当今最重要的电池技术之一。
三元锂电池和镍钴锰酸锂电池作为主要的两种锂离子电池，各自具有一系列特点和优势。
本文将对这两种电池进行详细的产品分析和比较。
一、三元锂电池三元锂电池是指以锂镍钴氧化物（LiNiCoO2）作为正极材料，碳材料或炭黑作为负极材料的锂离子电池。
下面是三元锂电池的几个主要特点：1. 高能量密度：三元锂电池具有较高的能量密度，可以提供更长的续航里程和更强的动力输出，使其成为电动汽车的理想选择。
2. 高循环寿命：三元锂电池具有优异的循环寿命，可以经受更多次的充放电循环而不会明显损失容量，延长了电池的使用寿命。
3. 低自放电率：三元锂电池的自放电率较低，即在长时间不使用时电池容量的衰减较小，提高了电池的储存性能。
4. 低温性能优越：相比其他类型的锂离子电池，三元锂电池具有更好的低温性能，可以在极寒环境下正常工作且不损失性能。
然而，三元锂电池也存在一些不足之处。
首先，它的生产成本较高，由于阳极材料的成本较高，导致整体价格较高；其次，在高温环境下，三元锂电池的安全性会受到一定程度的影响。
二、镍钴锰酸锂电池镍钴锰酸锂电池是由锂镍钴酸锂（LiNiCoMnO2）作为正极材料，碳材料或炭黑作为负极材料的锂离子电池。
以下是镍钴锰酸锂电池的主要特点：1. 低成本：镍钴锰酸锂电池的生产成本较低，相比于三元锂电池，价格更为亲民，可以降低电动汽车的制造成本。
2. 较高的安全性：镍钴锰酸锂电池在高温环境下具有较好的安全性能，能够防止过充、过放等异常情况的发生。
3. 较好的循环寿命：镍钴锰酸锂电池具有较好的循环寿命，可以经受多次的充放电循环而不会明显损失容量。
4. 适用于高功率应用：镍钴锰酸锂电池在高功率输出方面表现出色，使其成为一些需要高性能电池的应用的理想选择。
锂离子电池正极三元材料的研究进展及应用
锂离子电池正极三元材料的研究进展及应用一、本文概述随着全球能源危机和环境污染问题的日益严重，锂离子电池作为一种高效、环保的能源储存和转换方式，已经在电动汽车、移动电子设备等领域得到了广泛应用。
其中，正极材料作为锂离子电池的重要组成部分，其性能直接影响到电池的能量密度、循环寿命和安全性能。
因此，研究和开发高性能的正极材料是锂离子电池领域的重要研究方向。
本文将对锂离子电池正极三元材料的研究进展和应用进行全面的综述，旨在探讨其发展趋势和未来应用前景。
本文将简要介绍锂离子电池的基本原理和正极材料的重要性。
然后，重点分析三元材料的结构特点、性能优势以及存在的问题和挑战。
接着，综述近年来三元材料在合成方法、改性技术和应用领域的研究进展，包括纳米化、复合化、掺杂等改性手段对三元材料性能的影响。
展望三元材料在未来的发展趋势和应用前景，提出可能的研究方向和建议。
通过本文的综述，旨在为相关领域的研究人员和企业提供有益的参考和启示，推动锂离子电池正极三元材料的研究和应用进一步发展。
二、三元材料的基本性质三元材料，又称为三元正极材料，是锂离子电池中的关键组成部分，对电池的能量密度、功率密度以及循环寿命等性能起着决定性的作用。
其一般化学式可表示为LiNixCoyMn1-x-yO2 (NCM) 或LiNixCoyAlzO2 (NCA)，其中x、y、z为各元素的摩尔比例，可根据需要进行调整以优化材料的性能。
高能量密度：三元材料具有较高的比容量，这使得锂离子电池在相同体积或重量下能够存储更多的能量，因此适用于高能量需求的电子设备或电动车等领域。
良好的电化学性能：三元材料具有良好的电子导电性和离子迁移率，这有助于提高电池的充放电效率和循环稳定性。
其结构稳定，能够在充放电过程中保持结构的完整性，减少电池容量的衰减。
安全性：三元材料在高温下具有较好的热稳定性，能够有效防止电池热失控的发生。
同时，其结构中的元素均为无毒或低毒元素，对环境和人体健康影响较小。
卡耐三元材料电池技术应用介绍.pdfx
上海卡耐新能源有限公司 研发中心
2014年2月25日
一 三元材料电池特性
二
动力电池发展趋势
三 卡耐电池技术来源
四 技术特点及应用
一. 三元材料电池特性
1.1 三元材料特性
锂钴氧 锂锰氧
三元素系 Ni-Co-Mn
正极 材料
磷酸铁锂系
锂镍氧 二元素系
性能优势源自 三元协同效应 Ni-提高材料容量 Co-减少阳离子混合
电芯15米高空跌落
四. 技术特点及应用
将电池包置于15m高度，呈斜角跌落到钢板上，电池不起火、不 爆炸。
分析 1.镍含量较高 2.材料整体活性高 3.析氧温度 4.体系匹配性 5.使用条件
对策 1.材料选择：111，具有 最为稳定的层状结构 2.方案设计：掺锰考虑 3.电池设计：面密度、 隔膜、陶瓷涂层 4.使用规范：限制电压
没有完美的材料，没有完美的工艺，只有依靠不断优化的匹配和不断的技术进步来解 决三元材料面临的技术问题。
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Cycle number
电池常温2.0C恒流充放电循环3200次，剩余容量大于80%。
4.6 安全特性
四. 技术特点及应用
跌落
安全性试
挤压
验，电池
在极端滥
用情况下
不起火、
不爆炸
过充
针刺
过放
电池针刺
电池外短路后外形变化
测试前
测试中
测试结束后
电芯和模块15米高空跌落
占位，稳定材料 层状结构 Mn-提高安全性和稳 定性
一. 三元材料电池特性
动力电池用单晶高镍三元正极材料关键技术
动力电池用单晶高镍三元正极材料关键技术目前，随着新能源汽车使用量不断增加，动力电池被越来越多地应用于汽车技术中。
而单晶高镍三元正极材料作为动力电池的重要组成部分，成为了关键技术之一，其发展变化受到广泛关注。
单晶高镍三元正极材料具有出色的性能，利用其可以有效提高动力电池的性能和安全性。
在目前的市场中，三元锂离子电池是动力电池中应用最广泛的一种，而单晶高镍三元正极材料就是三元锂离子电池中的重要组成部分之一。
动力电池中的正极材料对电池性能和寿命影响较大。
单晶高镍三元正极材料不仅具有高储能密度和较高的工作电压，而且具有较高的比能量、比容量以及长寿命等特点，因此能够提高动力电池的性能和寿命，提高电池的安全性和可靠性，进一步提高新能源汽车的续航能力。
传统的三元正极材料中含有较低的镍量，因此其电池性能受到限制，而单晶高镍三元正极材料含有更高的镍含量。
镍是提高电池比能量和比容量的关键元素之一，因此单晶高镍三元正极材料的发展可使三元锂离子电池的能量密度和功率密度均得到极大提高。
在单晶高镍三元正极材料的发展上，其制备和性能研究是非常重要的关键技术。
一方面，需要掌握一套高效的制备工艺，研究高效、稳定的生产技术，另一方面，需要采用先进的测试手段对其性能进行检测，分析其物理化学特性，从而提高其制备效率和性能稳定性。
总之，单晶高镍三元正极材料是动力电池的核心技术之一，其性能的提高有助于提高动力电池的能量密度和功率密度，提高新能源汽车的续航能力和使用寿命。
因此，在动力电池领域中，单晶高镍三元正极材料的发展前景广阔，将有望成为新能源汽车及其他领域中的重要技术基础和支撑。
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循环次数 图１ 容量型单体电池０．５ Ｃ充电１ Ｃ放电循环性能图 Ｆｉｇ．１ ０．５ Ｃ ｃｈａｒｇｅ－１ Ｃ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｃｕｒｖｅ ｏｆ １ ２ Ａｈ ｈｉｇｈ－ｅｎｅｒｇｙ
ｂａｔｔｅｒｙ
加惦帅鳄如：２舳竹加矸砷 循环次数
两种类型单体电池分别进行了快速充电能力测试，其中 能量型电池采用０．５、ｌ Ｃ充电至４．２ Ｖ，功率型电池分别采用 １、２、３、４、５ Ｃ充电至４．２ Ｖ。 １．２．６安全性能测试
完成了单体电池过充电测试，将满电态单体电池以１ Ｃ 充电至５ Ｖ并恒压一段时间；同时进行了短路测试，短路电阻 １０ｍＱ。
三元材料在锂离子动力电池上的应用
朱广焱，刘雪省，潘磊，蒋宁懿 （中国电子科技集团公司第十八研究所，天津３００３８１）
摘要：锂离子电池被认为是电动汽车ＥＶ以及混合动力电动车ＨＥＶ的主要发展方向之一。选用了ＬｉＮｉ，∞ｏ，舟Ｍｎ，∞。材
料制成了１２ Ａｈ能量型及８ Ａｈ功率型动力电池，并对电池的电性能和安全性能进行了相关测试。结果表明由
全部电性能测试工作均在Ａｒｂｉｎ充放电测试仪上进行。
２结果与讨论
２．１循环性能测试 容量型及功率型单体电池循环性能如图ｌ、图２及图３所
示。如图所示，容量型单体电池０．５ ｃ充电、１ ｃ放电，循环８００ 次后，容量保持率大于８７％，电池拥有这样良好的循环性能， 主要源于ＬｉＮｉ，。Ｃｏ。。Ｍｎ。。０：材料的结构特性。在ＬｉＮｉ。。． ＣｏｌＢＭｎｌＢ０２中，Ｍｎ的价态为＋４价，Ｎｉ为＋２价，Ｃｏ为＋３价。
２．４荷电保持能力测试
我们还对能量型和功率型电池进行了满电态（４．２ ｖ）常温 搁置２８ ｄ的荷电保持能力试验，图８和图９分别为两种电池 搁置前后的放电曲线，相关数据列于表３中。
Ｆｉｇ．６
图６链量型电池不同温度放电曲线 Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ １ ２ Ａｈ ｈｉｇｈ—ｅｎｅｒｇｙ ｂａｔｔｅｒｙ ａｔ
大幅降低，降低了电池倍率放电时的电压降，同时保证了倍率 放电时可以放出更多的容量，使得ＬｉＮｉ。。Ｃｏ。８Ｍｎ，。０２三元材料 优异的倍率放电性能得以进一步体现；对于能量型电池，４ Ｃ 放电属于较高倍率，但电极涂覆量及厚度较大（厚度约为功率 型电极２倍）的能量型电池仍能获得较好的倍率放电性能，也 从另一个方面表明了ＬｉＮｉ。。Ｃｏ。。Ｍｎ。。Ｏ：三元材料自身已经具 有良好的Ｌｉ＋及电子传导能力。 ２．３高低温放电性能测试
ＬｉＮｉ，∞ｏ怕Ｍｎ，舯。正极材料制备的大容量动力电池比能量高。在循环性能、倍率放电性能、低温放电性能、荷电保持能
力以及安全性能方面均表现优异。能够满足ＥＶ及ＨＥＶ动力电源的要求。
关键词：动力电池；锂离子电池；ＬｉＮｉｌ∞ｏ，船Ｍｎ，∞２
中图分类号：ＴＭ ９１２．９
文献标识码：Ａ
文章编号：１００２—０８７ Ｘ（２００９）０７—０５４７—０５
Ｆｉｇ．４
Ｑ／Ａｈ 图４能量型电池倍率放电曲线 Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ １ ２ Ａｈ ｈｉｇｈ—ｅｎｅｒｇｙ ｂａｋｅｒｙ ａｔ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒａｔｅｓ
零 蒋 靶 账 咖ｌ 稚
加帖∞鳄如：２鲫仔∞酷∞
Ｆｉｇ．２
图２功率型单体电池１ Ｃ充电２ Ｃ放电循环性能图 １ Ｃ ｃｈａｒｇｅ－２ Ｃ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ８ Ａｈ ｈｉｇｈ—ｅｎｅｍｙ ｂａｋｅｒｙ
图３功率型单体电池１ Ｃ充电３ Ｃ放电循环性能图 Ｆｉｇ．３ １ Ｃ ｃｈａｒｇｅ－３ Ｃ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｃｕ ｒｖｅ ｏｆ １ ２ Ａｈ ｈｉｇｈ－ｅｎｅｒｇｙ ｂａｔｔｅｒｙ 在充放电过程中，Ｍｎ．Ｏ键长变化很小，保持不变的ＭＯ。八面 体可以在电化学过程中起到支撑结构的作用Ｉ”，从而保证了在 循环过程中不致由于结构大幅劣化导致电池性能的不断衰 降。功率型单体电池１ Ｃ充电、２ ｃ放电，９４０次循环后容量保 持率９５％，１ ｃ充电、３ ｃ放电，５００次循环后容量保持率 ８９％。功率型电池拥有优异的倍率循环能力，更多的也是源于 材料自身结构的稳定特性。
为考察材料及电池对不同工作温度环境的适应能力，我 们分别对能量型和功率型电池进行了低温、常温和高温的放 电试验，两种电池在不同温度下的放电曲线分别如图６及图 ７所示，相关数据列于表２中。
从图中可以清晰的看出，各类型电池在低温（一３０℃）放
表２单体电池不同温度放电性能数据 Ｔａｂ．２ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｄａｔａ ｏｆ ８ Ａｈ，１ ２ Ａｈ
两种类型单体电池分别进行了常温循环性能测试，两种 类型电池均采用０．５ Ｃ充电，能量型电池采用１ Ｃ放电，功率 型电池为２ ｃ及３ Ｃ放电，各型电池充放电电压范围均为 ４．２～２．８ Ｖ。 １．２．２倍率性能测试
两种类型单体电池分别进行了倍率放电性能测试，两种 类型电池均采用０。５ Ｃ充电，能量型电池采用０．６、１、２、３、４ Ｃ 放电，功率型电池为０．６、４、９、１５、２０ ｃ放电，各型电池充放电 电压范围均为４．２～２．８ Ｖ。 １．２．３高低温性能测试
１实验
１．１电极及实验电池制备 为更全面地体现ＬｉＮｉ。。Ｃｏ，枷ｎ。。Ｏ：材料在动力电池中的
应用能力，我们采用这种材料并使用相同尺寸不锈钢电池壳 体制备了同等容量级别的能量型及功率型两种单体电池，其 中能量型电池额定容量１２ Ａｈ，功率型电池额定容量８ Ａｈ。 １．２性能测试及方法 １．２．１循环性能测试
Ｋｅｙ ＷＯｒｄｓ：ｐｏｗｅｒ ｂａｔｔｅｒｙ；Ｉｉｔｈｉｕｍ—ｉｏｎ ｂａｔｔｅｒｙ；ＬｉＮｉｌ船Ｃ０１岛Ｍｎｌ，３０２
近年来，为应对汽车工业迅猛发展带来的诸如环境污染、 石油资源急剧消耗等负面影响…，各国都在积极开展采用清洁 能源的电动汽车ＥＶ以及混合动力电动车ＨＥＶ的研究，并将 其作为今后汽车工业发展的必然方向【２］。其中作为车载动力的 动力电池直接影响着电动车的性能，并成为ＥＶ和ＨＥＶ发展 的主要瓶颈［３］。锂离子动力电池作为未来电动汽车最主要的候 选动力电源，具有成本低廉、性能优异的特点，成为研究的主 要目标ｆ４］。
为探讨ＬｉＮｉ。Ｃｏ．。Ｍｎ。Ｏ：作为动力电源材料的相关特性，
收稿日期：２００９—０４—２０ 作者简介：朱广焱（１９７６一），男，山东省人，工程师，主要研究方向 为锂离子电池。 Ｂｉｏｇｒａｐｈｙ：ＺＨＵ Ｇｕａｎｇ－ｙａｎ（１ ９７６～），ｍａｌｅ，ｅｎｇｉｎｅｅｒ．
本文将其组装成１２ Ａｈ容量型、８ Ａｈ功率型动力电池，并对研 制的电池进行了电性能及安全性能测试。
Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓ ｏｆ ＬｉＮｉｌ／３Ｃ０１／３Ｍｎｌ／３０２ ｃａｔｈｏｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｆｏｒ ｐｏｗｅｒ
ｌｉｔｈｉｕｍ．ｉｏｎ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ
ＺＨＵ Ｇｕａｎｇ—ｙａｎ，ＬＩＵ Ｘｕｅ—ｓｈｅｎｇ，ＰＡＮ Ｌｅｉ，ＪＩＡＮＧ Ｎｉｎｇ—ｙｉ （Ｔｉａｎｊｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＰｏｗｅｒ Ｓｏｕｒｃｅｓ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００３８１，ｃｈｉｎａ）
Ｆｉｇ．５
ＱＩＡｈ 图５功率型电池倍率放电曲线 Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ８ Ａｈ ｈｉｇｈ—ｐｏｗｅｒ ｂａｋｅｒｙ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒａｔｅｓ
万方数据
２００９．７ Ｖ０１．３３ ＮＯ．７
５４８
表１ 单体电池倍率放电性能数据
Ｔａｂ １ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｄａｔａ ｏｆ ８Ａｈ．１２Ａｈ
电池类型
能量型 电池
功率型 电池
温度／℃
一３０ ２５ ５５
一３０ ２５ ５５
容量保持率／％
７５ ７４ １００ １０４．９６ ８４ ７６ １００于在低温情况下Ｌｉ＋运动 及传导能力严重减弱，造成电池内阻大幅上升，从而导致电池 放电压降较大，而高温状态下，Ｌｉ＋热运动能力及离子扩散都 得以增强，使得可以参与反应的Ｌｉ＋数量有所增加，同时也在 一定程度上降低了电池内阻，使电池放电压降减小，从而使两 种电池均表现出了高于常温状态的放电能力。如表２中数据 所示，能量型电池在低温（一３０℃）情况下，可以放出７５．７４％ 的容量，而功率型电池可以放出８４．７６％的能量，两种电池低 温放电能力均较好，良好的低温放电性能与ＬｉＮｉ，。Ｃｏ。。Ｍｎ。ＢＯ： 三元材料自身良好的导电性和“＋传导能力也是密不可分的。
２．２倍率放电性能测试
图４及图５为两种类型电池倍率放电曲线，相关数据列 于表１中，数据显示，能量型电池４ Ｃ放电仍能保持３．２ ｖ以 上平均电压，并能保证放出８５％以上容量，功率型电池１５ Ｃ 以下倍率放电，容量保持率均在９０％以上，而２０ ｃ放电容量 保持率也接近９０％。功率型电池采用了薄电极，缩短了Ｌｉ＋由 电极内部扩散至电极表面以及电子由电极内部扩散至集流体 的距离，大幅减小了Ｌｉ十在电极中的传导电阻，使得电池内阻
商业化的锂离子电池主要采用ＬｉＣｏＯ：作为正极材料。由 于钴资源匮乏，导致锂离子电池成本偏高，限制了其应用领域 的拓展，特别是在动力电池中的应用【５］。１９９９年ｌｉｕ等首次报道 了结构式为ＬｉＮｉｌ一，＿］２０ｘＭｎｙ０２（０＜ｘ＜ｏ．５，０＜ｙ＜０．５）镍钴锰三元过 渡金属复合氧化物。Ｎｉ．Ｃｏ—Ｍｎ三元素协同效应的“． Ｎｉ。Ｃｏ。。Ｍｎ。Ｏ：综合了其他材料的优点，如ＬｉＣｏＯ：良好的循环 性能、ＬｉＮｉＯ：的高比容量和ＬｉＭｎ２０。的高安全性及低成本等特 点，被认为是最有应用前景的新型正极材料同，也被认为是用 于纯动力电源（ＥＶ）和混合型动力电源ＨＥＶ的理想选择同。
两种类型单体电池分别进行了倍率放电性能测试，两种
万方数据
５４７
２００９．７ Ｖ０１．３３ ＮＯ．７
类型电池均采用０．５ Ｃ充电，分别于－－３０、２５、５５℃放电，能量 型电池ｌ Ｃ放电，功率型电池２ Ｃ放电，各型电池充放电电压 范围均为４．２～２．８ Ｖ。 １．２．４荷电保持能力测试
两种类型单体电池分别进行了荷电保持能力测试，均于 满电态，常温下搁置２８ ｄ，之后进行放电容量测试，能量型电 池１ ｃ放电，功率型电池２ ｃ放电，各型电池充放电电压范围 均为４．２～２．８ Ｖ。 １．２．５快速充电能力测试