三元材料锂离子电池为什么会出现容量衰减

三元材料锂离子电池容量衰减的原由

●三元锂离子电池正极材料的结构变化

正极材料是锂离子的主要来源，当锂离子从正极中脱出时候，为了维持材料电中性状态，金属元素必然会被氧化到达一个高的氧化态，这里就伴随了组分的转变。组分的转变容易导致相转移和体相结构的变化。电极材料相转变可以引起晶格参数的变化及晶格失配，由此萌生的诱导应力引起晶粒的破裂，并引发裂纹的传播，造成材料的结构发活力械破坏，从而引起电化学性能衰减。

KIM等对层状LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2正极材料的微观结构进行了研究分解，由于Li+(0.76)与Ni2+(0.69)有相似的离子半径，富镍材料较易出现Ni2+向Li+空穴迁移的情况，导致萌生结构的无序性；体积的反复变化导致活性材料萌生裂纹及孔隙，随着循环的进行，材料结构逐渐由菱方结构转变成尖晶石相，在循环初期结构的猛烈变化导致容量及电压的快速衰退。

●三元锂离子电池负极材料结构

商业化锂离子电池常用的负极材料有碳材料、钛酸锂等，本文以典型负极石墨进行分解。锂离子电池容量的衰减第一次发生于化成阶段，在这个阶段会在负极表面形成SEI，消耗部分锂离子。

三元材料锂离子电池的优势

三元材料因其价格低廉，性能稳定，被称为是锂离子电池的首选材料，而以三元材料为正极的锂离子电池更是具有多种优势。

1、正极为三元锂离子电池材料，负极为人造石墨与其他先进负极材料的混合体。

2、叠片式软包装工艺，该结构电流集流平均、散热性好、提升了电池倍率性能。

3、采用专利技术解决的隔膜，提高了三元锂离子电池本体安全性，单体电池及模块经过跌落、挤压、针刺、热箱、过充过放等安全性评价实验，满足中国有关电池的标准法规要求。

三元材料锂离子电池的缺点

安全性较差和循环寿命较短是三元锂离子电池的主要短板，尤其是安全性能，是一直限制其大规模配组，和大规模集成使用的一个主要因素。大量实测声明，容量较大的三元电池很难通过针刺和过充等安全性探测，这也是大容量电池中一般都要多引入锰元素，甚至混合锰酸锂一起使用的原由。500次的循环寿命在锂离子电池中属于中等偏下，因此三元锂离子电池目前主要的使用范畴是3C数码等消费类电子产品。

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