在化學(xué)類儲能技術(shù)中,鋰離子電池在市場和政策的雙驅(qū)動下成為當前的研究熱點。磷酸鐵鋰(LFP)和三元鎳鈷錳酸鋰材料(NCM)是目前鋰離子電池應(yīng)用最多的正極材料。兩種材料制備的電池各有特點:例如,磷酸鐵鋰電池具有循環(huán)壽命長、成本低及安全性好,但是能量密度也相對偏低;而三元電池能量密度較高,但是循環(huán)和安全性差于磷酸鐵鋰電池,成本也相對較高。由于這兩種電池自身的特點,也決定了它們的應(yīng)用領(lǐng)域不同。對兩種鋰離子電池在不同領(lǐng)域的應(yīng)用進行了概述,綜合分析表明短時間內(nèi)兩種電池將并行發(fā)展,不會出現(xiàn)一種電池完全取代另一種的情況。 

【文章來源】：電源技術(shù). 2020年09期 第1383-1386頁 北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

圖３?不同Ｎｉ含霣三元材料的容霣、循環(huán)及熱穩(wěn)定性關(guān)系??會使得三元電池產(chǎn)氣嚴重，影響其循環(huán)性能、安全性能等；第??５??６??

行紐。??１．３．３功率性能??磷酸鐵鋰材料Ｌｉ＋的活化能只有０．３？０．５?ｅＶ，導(dǎo)致其Ｕ＊??擴散系數(shù)在１０—１５？１０—１２?ｃｍ％數(shù)量級極低的電子電導(dǎo)率和??鋰離子擴散系數(shù)導(dǎo)致了?ＬＦＰ功率性能不佳。而三元材料的Ｍ??擴散系數(shù)約為１（Ｔ１２？ＫＴ１。ｃｍ２／ｓ［Ｉｆｒｌ７ｉ，并且電子電導(dǎo)率高，因此??３?元電池具有更好的功率性能。??１．３．４溫度適用性??受磷酸鐵鋰材料較低的電子電導(dǎo)率與離子電導(dǎo)率的影??響，導(dǎo)致磷酸鐵鋰電池低溫性能較差。磷酸鐵鋰電池－２（ＴＣ放??圖１?磷酸鐵裡材料的結(jié)構(gòu)模型圖ｈ??全性能，ＢＰ使在高溫下仍可保持較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，使得磷酸鐵鋰??電池安全可靠，甚至在電池出現(xiàn)變形損壞時也不會出現(xiàn)冒煙、??起火等安全事故。另一方面，磷酸鐵鋰原料資源較為豐富，極??大地降低了材料及電池的使用成本，同時由于鐵磷元素對環(huán)??境友好，磷酸鐵鋰材料及電池對環(huán)境無污染。但是，ＬｉＦｅＰ０４材??料的結(jié)構(gòu)特性決定材料具有較低的離子和電子電導(dǎo)率，而且??隨著溫度降低，電子轉(zhuǎn)移阻抗和電荷遷移阻抗均迅速増加，導(dǎo)??致其電池低溫性能較差。??１．２三元材料及電池??自２００１年，ＬｉＣＮｔｆｏ＾ＭｎｍＰＸｘ＾Ｗ）材料被首次報道??之后，引起研究者的高度關(guān)注？。為減少Ｃｏ漲價帶來的成本??壓力，國內(nèi)外已開展了三元材料低Ｃｏ甚至無Ｃｏ化的研究，此??類材料可能成為未來的主流正極材料［９］。??Ｌｉ?ｎ）〇２與ＬｉＣｏ０２結(jié)構(gòu)有相似之處。以??ＮＣＭ１１１型三元材料為例，其中Ｌｉ＋位于結(jié)構(gòu)中３ａ位置，Ｎｉ、??Ｍｎ、Ｃｏ隨機分布在３ｂ的位置，晶格氧占據(jù)６ｃ位置［圖２（ａ）］。??其中過渡金屬層結(jié)構(gòu)由Ｎｉ、Ｍｎ

和電荷遷移阻抗均迅速増加，導(dǎo)??致其電池低溫性能較差。??１．２三元材料及電池??自２００１年，ＬｉＣＮｔｆｏ＾ＭｎｍＰＸｘ＾Ｗ）材料被首次報道??之后，引起研究者的高度關(guān)注？。為減少Ｃｏ漲價帶來的成本??壓力，國內(nèi)外已開展了三元材料低Ｃｏ甚至無Ｃｏ化的研究，此??類材料可能成為未來的主流正極材料［９］。??Ｌｉ?ｎ）〇２與ＬｉＣｏ０２結(jié)構(gòu)有相似之處。以??ＮＣＭ１１１型三元材料為例，其中Ｌｉ＋位于結(jié)構(gòu)中３ａ位置，Ｎｉ、??Ｍｎ、Ｃｏ隨機分布在３ｂ的位置，晶格氧占據(jù)６ｃ位置［圖２（ａ）］。??其中過渡金屬層結(jié)構(gòu)由Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ組成，且由６個晶格氧包圍??形成ＭＣ＾ＭｚＮｋＣｏ或Ｍｎ）八面體結(jié)構(gòu)，而鋰離子嵌人Ｍ０６層??之間？。在充放電過程中，鋰離子在Ｍ０６層間結(jié)構(gòu)中脫嵌，參??與電化學(xué)反應(yīng)的電對分別為ＮＰ／Ｎｉ＇ＮＰ／Ｎｉ４—和Ｃｏ＾ＶＣｏ４？，??而Ｍａ元素為電化學(xué)惰性，不貢獻電化學(xué)容量。??圖２?不存在Ｌｉ／Ｎｉ混排⑻和存在Ｌｉ／Ｎｉ混排（ｂ）的三元材料的結(jié)構(gòu)圖??按Ｎｉ含量比例可將三元材料和電池分為常規(guī)型和高鍵??型。隨著Ｎｉ含量的提高，可脫嵌鋰增加，材料容量及電池能量??密度提高（圖３）？，因此高鎳型三元材料和電池是當前研究的??熱點并充滿挑戰(zhàn)。首先，由于ＮＰ半徑（０．０６９?ｎｍ；）與Ｌｉ＋半徑??（０．０７６?非常接近，隨著Ｎｉ含量提高，高鎳三元材料在高溫??燒結(jié)制備時產(chǎn)生Ｌｉ／Ｎｉ混排［圖２（ｂ）］概率急劇加大，而進入??Ｍ０６層的鋰脫嵌較為困難，阻礙Ｌｉ＋傳輸能力，導(dǎo)致比容量降??低及循環(huán)性能降低并很難逆轉(zhuǎn)；其次，隨著Ｎｉ含量的提高，材??料中ＮＰ的比例也隨之提高，而ＮＰ非常不穩(wěn)定，暴露在

【參考文獻】：
期刊論文
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