三元锂电池,一种综合性能卓越的电池,其负极主要由石墨构成,这种多层结构能有效容纳锂原子。正极则采用三元材料,其中商业化应用最广泛的是钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂。此外,镍、钴、锰或镍、钴、铝的组合也常见于某些三元锂电池的正极材料中。
这类电池以其高能量密度和优良的低温性能而著称,但安全性问题也备受关注。三元锂电池在高温甚至200摄氏度下可能燃烧,因此电动汽车自燃或爆炸的新闻时有发生。电池中的隔膜扮演关键角色,它允许锂离子通过而阻止电子通过,从而确保电流通过外部电路。损坏隔膜,如掰弯或刺破电池,可能导致正负极直接接触,引发起火或爆炸。
尽管存在安全隐患,但正常使用下,三元锂电池仍相对安全。其优缺点明显:高能量密度、良好的循环和倍率性能得益于钴元素;镍元素提高容量,但过多可能导致性能下降;锰元素降低成本并增强安全性,但过高含量可能破坏结构。然而,其电压平台高,使得同样条件下,三元锂电池续航时间更长。
尽管如此,安全性和循环寿命仍是其短板。大容量三元电池在安全性测试中表现不佳,限制了其在大规模应用中的发展。目前,三元锂电池主要应用于3C数码等消费电子产品中。