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三元材料是在锂离子电池材料技术发展过程中出现的新型锂电池正极材料,由于具有一些相对优势,锂离子电池三元材料在市场应用上展现出广阔的前景。钴酸锂的优点明显,但钴金属的价格高昂,锰酸锂的优点是倍率性能好,成本低,但耐高温性能和循环性能不佳,锂离子电池三元材料则是综合二者的优点,力求在成本和性能方面达到高的性价比。
钴是具有光泽的钢灰色金属,熔点1493℃、比重8.9,比较硬而脆,钴是铁磁性的,在硬度、抗拉强度、机械加工性能、热力学性质、的电化学行为方面与铁和镍相类似。加热到1150℃时磁性消失。
钴的化合价为2价和3价。在常温下不和水作用,在潮湿的空气中也很稳定。在空气中加热至300℃以上时氧化生成CoO,在白热时燃烧成Co₃O₄。氢还原法制成的细金属钴粉在空气中能自燃生成氧化钴。由电极电势看出,钴是中等活泼的金属。其化学性质与铁,镍相似。高温下发生氧化作用。加热时,钴与氧,硫,氯,溴等发生剧烈反应,生成相应化合物。钴可溶于稀酸中,在发烟硝酸中因生成一层氧化膜而被钝化。钴会缓慢地被氢氟酸,氨水和氢氧化钠浸蚀。钴是两性金属。
制造电池设备是钴重要的用途,使用量占到全部钴使用量的40%。钴主要用来制作锂离子电池的钴酸锂,镍氢电池的氧化亚钴等。含钴材料是稳定的锂电池正极材料,是电池的核心之一,具有能量密度高和环保安全性高的特点。三元锂电池是指使用镍钴锰或者镍钴铝酸盐等三元材料为电池正极的锂电池。相对于传统锂电池,三元锂电池具有综合性能和低成本的双重优势。
三元锂电池发展与磷酸铁锂电池相比的结果,其主要的特点就是企业单位进行电能比较大。但是对于三元锂电池的一个具有较大缺点是受到撞击和高温时起火点较低。所以对三元锂电池的保护环境要求不是很高,以防出现意外。
三元锂离子电池能量密度高,循环性能好于正常钻酸锂。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钻酸锂离子电池水平。三元材料动力锂离子电池重要有镍钻铝酸锂离子电池、镍钻锰酸锂离子电池等,高温结构不稳定,导致高温安全性差,且pH值过高易使单体胀气,进而引发故障,现时条件下造价也不低。
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