三元523的理论克容量计算

三元523(LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2)理论克容量计算

三元523相对质量分数为96.5545g/mol

1g的三元523物质的量：

1g÷96.5545g/mol=0.01035685mol

1g的三元523提供的电荷量：

0.01035685mol×96485.3383C/mol=999.284176C

换算单位：999.284176C÷3.6C=277.58mAh

那么理论克容量约为280mAh/g

三元811(LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2)理论克容量计算

NiCoMn的相对质量分数差不多，所以理论上523和811的理论克容量也相差无几。

理论与实际克容量

那么问题来了，为什么三元材料理论克容量一样的情况下，811比523具有更高的克容量呢？

原来容量和镍、钴的总含量相关，更确切的说，由于钴的含量一般是变化比较少的通常是0.2或0.3，那么最直接相关的就是镍的含量，由于镍在三元材料里面的价态呈现+2和+3两种价态，当有锂离子脱出的时候过渡金属镍发生变价来达到荷电平衡。正是由于Ni的这种多价态表现，它可以从+2变到+3，再由+3变到+4价，所以，镍含量越高，能够脱出的锂离子也就越多。

如果从能级分布来说的话，就是镍含量高的时候，过渡金属外层3D电子的能级和氧元素的2P轨道重叠度较大，所以能够脱出更多的锂离子，从而容量更高！

三元材料的容量会随着截止电压的升高而升高，比如如果你的电压范围在3.0-4.2V范围内的话，那么三元材料内的锂离子脱出数量大概为0.45-0.55mol左右，如果你提高放电电压至4.5V的话，那么脱出的锂离子量可能会达到0.60mol，而材料的容量与锂离子的潜入脱出数量是有很大关联的。因此正极脱出的锂离子越多，那么正极材料的克容量发挥就越大，单位质量材料放出的容量就越多，电池的容量也就越大。

sun等小组人员用半电池（Li作为负极），在3~4.3V，25℃ 20mA/g（0.1C）条件下不同Ni，Co，Mn含量Li[NixCoyMnz]O2(x=1/3、0.5、0.6、0.7、0.8和0.85)的比容量。研究结果表明随着Ni含量的增加，比容量增加，测试结果如下图