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镍钴锰酸锂三元材料性能

镍钴锰酸锂材料基本性质;镍钴锰酸锂三元材料由于镍、钴、锰3种过渡金属比例的不确定性,因此一些基本性能,如比容量、理论密度、安全性和结构稳定性等都随着三者含量的变化而变化,使用者可以根据自己的需求来设计材料的具体成分。该系列材料通常都具有类似于钴酸锂和镍酸锂的层状晶体结构,钴含量的提高有利于材料层状结构的形成,可以有效提高镍钴锰酸锂三元材料结构的完整性和规整度,而层状结构的完整性直接影响材料的倍率性能和循环性能,这也是为什么在三元材料中价格较高的钴不能缺少的主要原因,并且其物质的量分数一般控制在20%以上.

镍钴锰酸锂三元材料的理论比容量略高于钴酸锂一般在275~278mA·h/g,其实际发挥的比容量和镍的含量密切相关。但首次充放电效 率比钴酸锂、锰酸锂等低,一般为85%~90%,这也主要和镍元素的存在有关。在相同充电电压下,三元材料中镍含量越高,其可逆比容量也越高;但镍含量的提高会在很大程度上降低材料的结构稳定性和安全性,并且使之对水分更加敏感,电极加工性能会变差。目前中国普遍使用的镍钴锰酸锂三元材料镍物质的量分数一般控制在50%以下。 相对于钴酸锂来说,非高镍含量(镍物质的量分数低于50%)的镍钴锰酸锂三元材料的安全性较好,这主要得益于锰元素的存在。锰含量越高,材料的结构稳定性和安全性越高。因此,开发高电压的三元材料一般倾向于锰含量高镍含量低一些的镍钴锰酸锂化学成分。但锰含量的提高增大了材料的极化,使其倍率性能变差,并且比容量降低。

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