鉅大LARGE | 點擊量：935次 | 2022年04月01日
鎳鈷錳鎳鈷鋁三元鋰離子電池有什么
隨著電動汽車的廣泛普及，身邊有好多朋友一直來問動力鋰離子電池的相關問題，Shock身為一個冒險家，別的可以不看，但對自己出外冒險裝備的可靠性卻是最為重視的。今天我就請來了一位我的好朋友，跟大家聊聊動力鋰離子電池的那些事。
大家好，我是動力鋰離子電池家族的明星成員小錳，也就是鎳鈷錳三元鋰離子電池（NCM）。我們動力鋰離子電池家族的歷史可以追溯到1837年。當時蘇格蘭的羅伯特·安德森給四輪馬車裝上了電池和電動機，將其成功改造為世界上第一輛靠電力驅動的車輛。那為甚么電動汽車出現得這么晚？緊要是因為續(xù)航、充電時間、安全性等關鍵問題。而我們家族的成員們，就是為了解決這些問題而誕生的。
我們的家族成員都是誰？
比較有知名度的是磷酸鐵鋰離子電池、鈦酸鋰離子電池，還有我和我的兄弟鎳鈷鋁三元鋰離子電池（NCA）。我們由不同的元素組成，所以有著不同的能力和特性。比如磷酸鐵鋰離子電池，脾氣最好最穩(wěn)定，但同等體積下儲存的電能（能量密度）不夠多，進而影響了車輛的續(xù)航能力。再來說鈦酸鋰離子電池，它能夠快速放電并供應大功率的輸出，能給大巴和坦克供電。但是它的能量密度比較低，而且原材料與制作成本太高，所以一般的電動汽車并不舍得用它。最后說我們兄弟倆，我們的脾氣也不錯、能量密度更高，還能夠平衡續(xù)航和穩(wěn)定性，所以就成為了當下消費級電動汽車動力鋰離子電池的首選。
我究竟是種如何的電池？
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
科學地講，三元鋰離子電池是以鎳鈷元素作為正極材料，以錳鹽或鋁鹽來穩(wěn)定化學架構的一種鋰離子電池。我的優(yōu)勢前面已經說過了，這里緊要說下我的脾氣。我的脾氣雖然還可以，但是倘若腦子內部短路或者被撞擊、穿刺和燒烤，我也是會生氣失控的。所以為了不讓我生氣，科學家們在金屬鹽和包裝方式的選擇等方面下了不少功夫。
穩(wěn)定性的選擇：鋁還是錳？
同樣身為三元鋰離子電池，我和我兄弟還是有不同的性格與特點。大哥鎳鈷鋁制作不僅工藝要求高且成本高，但鋁可以起到提高電池循環(huán)化學穩(wěn)定性的用途，搭配在三元體系中，鎳含量可以得到一定提升，從而實現更高的電池能量密度。但是鎳鈷鋁晶體結構較鎳鈷錳不穩(wěn)定，容易在較高溫度的情況下，發(fā)生崩塌導致熱失控，進而引發(fā)風險。相比之下，我體內的錳元素雖然較難穩(wěn)定更多的鎳，而導致目前鎳鈷錳體系能量密度稍低所以續(xù)航表現不如鎳鈷鋁，但含錳三元體系熱穩(wěn)定性更佳，同時鎳含量比例較少，因此作為動力鋰離子電池更為安全。
包裝方式的選擇：圓還是方，軟還是硬？
我身體里的鎳鈷錳，在達到一定溫度時會發(fā)生分析，釋放氧氣，而氧氣會加速高溫用途下電解液的反應，進而造成風險。所以我要更為可靠的包裝方式。當下最主流的方式有三種：圓柱型、方殼型和軟包型。
圓柱型：電芯以緊密的卷繞方式包裝，內部排列更緊湊，集中的能量更多。不過因為圓柱型的電池體積小，倘若想要供應更多的能量，則要大量的單體電池來組成電池組，所以電池的一致性很難保證。電池的一致性管理不當會導致多種不好的結果，其中一種就是內阻增高致使電池內部溫度失控引發(fā)危險。
方殼型：能把內部材料卷覆得較為緊密，再加上有鋁殼限制不容易膨脹所以相對安全。這種包裝方式可在內部配備防爆塞，倘若有熱失控的情況，會從防爆塞的固定方向釋放膨脹空氣，不容易影響其它電芯。
軟包型：在結構上采用鋁塑膜包裝，因為沒有鋁殼的空間限制，所以在同樣體積的狀況下可裝入較多能量，反應最筆直最徹底。但也因為沒有鋁殼限制，電池組容易鼓氣或變形，會有安全隱患。
