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镍含量越高,材料比容量越高。NCM811材料比容量可达210mAh/g,比NCM111材料增加近25%。
(2)镍含量越高,材料储存和开发难度越大。高镍三元材料极易吸水变质,降低容量和循环寿命。而且一部分水还会保存在晶体中,使得电池在高温环境中产生气体,造成电池胀气,带来安全隐患。
(3)镍含量越高,三元材料热稳定性越差。如NCM11材料在300℃左右发生分解,而NCM811在220℃左右即分解。
(4)镍含量升高会带来电解液匹配问题。高镍材料表面由于吸水变质产生的LiOH等物质会与电解液反应,造成容量衰减和安全问题。
在钴酸锂电极材料的探索中,高电压钴酸锂的探索一直是萦绕在研究人员心中。
在早期的钴酸锂探索中,当电压4.25V时,电池的循环性能出现了快速的衰减,此时钴酸锂材料六方晶相开始向单斜相转变。
相关研究表明单斜相变与电池性能衰减之间的关系如下:相变过程中材料体积变化导致材料性能变化;相变不可逆造成容量衰减与结构破坏;表面副反应进一步加剧;过渡金属溶解加速Li源消耗;氧参与电荷转移进一步氧化电解液。随着对材料改性技术的运用,相关高电压钴酸锂材料取得了长足的进步
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三元材料困扰大家的可能还是安全问题,尤其是高镍三元材料。其实从国家新能源政策就可以看得出来,三元电池在公交车和大巴车上的应用受限我们就能感觉到。
这是因为三元电池很难通过国标GBT 31485-2015 《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》中的针刺一项,2017年国家取消了这一项检测,三元电池在乘用车上得到了飞速发展,近两年已经占据了新能源市场半壁江山。
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