[1xbet鋰電]6大鋰電池類型及性能參數匯總
目錄：電池專題發布時間：2021-07-06 17:38:22點擊率：
1xbet常常會說到三元鋰電池或者鐵鋰電池，這些都是按照正極活性材料來給鋰電池命名的。常見六種鋰電池具體包括：鈷酸鋰，錳酸鋰，鎳鈷錳酸鋰(NCM)，鎳鈷鋁酸鋰(NCA)，磷酸鐵鋰，鈦酸鋰。
一、鈷酸鋰（LiCoO2）
其高比能量使鈷酸鋰成為手機，筆記本電腦和數碼相機的熱門選擇。鈷酸鋰的缺點是壽命相對較短，熱穩定性低和負載能力有限（比功率）。像其他鈷混合鋰離子電池一樣，鈷酸鋰采用石墨負極，其循環壽命主要受到固體電解質界面(SEI)的限制，主要表現在SEI膜的逐漸增厚，和快速充電或者低溫充電過程的負極鍍鋰問題。較新的材料體系增加了鎳，錳和/或鋁以提高壽命，負載能力和降低成本。
圖1 平均鈷酸鋰電池的蜘蛛圖
六角蜘蛛圖總結了與運行相關的具體能量或容量方面的鈷酸鋰性能。鈷酸鋰在高比能量方面表現出色，但在功率特性、安全性和循環壽命方面只能提供一般的性能表現。
表2 鈷酸鋰的特性
二、錳酸鋰（LiMn2O4）尖晶石錳酸鋰電池首次發表于1983年的材料研究報告中。1996年，Moli能源公司將錳酸鋰為正極材料的鋰離子電池商業化。該架構形成三維尖晶石結構，可改善電極上的離子流動，從而降低內部電阻并改善電流承載能力。尖晶石的另一個優點是熱穩定性高，安全性提高，但循環和日歷壽命有限。
低電池內阻可實現快速充電和大電流放電。18650型電芯，錳酸鋰電池可以在20-30A的電流下放電，并具有適度的熱量積累，電池溫度不能超過80°C。錳酸鋰用于電動工具，醫療器械，以及混合動力和純電動汽車。錳酸鋰的容量大約比鈷酸鋰低三分之一。設計靈活性使工程師能夠選擇最大限度地延長電池的使用壽命，或者提高最大負載電流或容量。
圖3顯示了典型錳酸鋰電池的蜘蛛圖。這些特性參數似乎不太理想，但新設計在功率，安全性和壽命方面有所改進。純錳酸鋰電池今天不再普遍; 它們只在特殊情況下應用。
圖3 純錳酸鋰電池的蜘蛛圖
大多數錳酸鋰與鋰鎳錳鈷氧化物(NMC)混合，以提高比能量并延長壽命。這種組合帶來了每個系統的最佳性能，而大多數電動汽車，如日產Leaf，雪佛蘭Volt和寶馬i3都選用了LMO(NMC)。電池的LMO部分可以達到30％左右，可以在加速時提供較高的電流; NMC部分提供了很長的續航里程。
鋰離子電池研究傾向于將錳酸鋰與鈷，鎳，錳和/或鋁組合作為活性正極材料。在一些架構中，少量硅被添加到負極。這提供了25％的容量提升; 然而，硅隨著充放電膨脹和收縮，從而引起機械應力，容量提升通常與短的循環壽命緊密聯系。
鋰離子電池研究傾向于將錳酸鋰與鈷，鎳，錳和/或鋁組合作為活性正極材料。在一些架構中，少量硅被添加到負極。這提供了25％的容量提升; 然而，硅隨著充放電膨脹和收縮，從而引起機械應力，容量提升通常與短的循環壽命緊密聯系。
表4 錳酸鋰氧化物的特性
三、鎳鈷錳酸鋰（NMC）最成功的鋰離子體系之一是鎳錳鈷（NMC）的正極組合。與錳酸鋰類似，這個體系可以定制用作能量電池或功率電池。例如，中等負載條件下的18650電池中的NMC具有約2,800mAh的容量并且可以提供4A至5A放電電流； 同一類型的NMC在針對特定功率進行優化時，容量僅為2,000mAh，但可提供20A的連續放電電流。硅基負極將達到4000mAh以上，但負載能力降低，循環壽命縮短。添加到石墨中的硅具有缺陷，即負極隨著充電和放電而膨脹和收縮，使得電池機械應力大結構不穩定。
NMC的秘密在于鎳和錳的結合。與此類似的是食鹽，其中主要成分鈉和氯化物本身是有毒的，但將它們混合起來作為調味鹽和食品保存劑。鎳以其高比能量而聞名，但穩定性差；錳尖晶石結構可以實現低內阻但比能量低。兩種活性金屬優勢互補。
NMC是電動工具，電動自行車和其他電動動力系統的首選電池。正極組合通常是三分之一鎳，三分之一錳和三分之一鈷，也被稱為1-1-1。這提供了一種獨特的混合物，由于鈷含量降低，也降低了原材料成本。另一個成功的組合是NCM，其中含有5份鎳，3份鈷和2份錳（5-3-2）。也可以使用其他不同量的正極材料組合。
由于鈷的高成本，電池制造商從鈷系轉向鎳正極。鎳基系統比鈷基電池具有更高的能量密度，更低的成本和更長的循環壽命，但是它們的電壓略低。新型電解質和添加劑可以使單只電池充電至4.4V以上，從而提高電量。圖7展示了NMC的特性。
圖5 NMC的蜘蛛圖
由于該體系經濟性和綜合性能表現均比較好，因此NMC混合鋰離子電池越來越受到重視。鎳，錳和鈷三種活性材料可輕松混合，以適應需要頻繁循環的汽車和能源存儲系統的廣泛應用。NMC家族的多樣性正在增長。
表6 鋰鎳錳鈷氧化物（NMC）的特性
四、磷酸鐵鋰（LiFePO4）1996年，德克薩斯大學發現磷酸鹽可作為再充電鋰電池的正極材料。磷酸鋰具有良好的電化學性能和低電阻。這是通過納米級磷酸鹽陰極材料實現的。主要優點是高額定電流和長循環壽命；良好的熱穩定性，增強了安全性和對濫用的容忍度。
如果長時間保持在高電壓下，磷酸鋰對全部充電條件的耐受性更強，并且比其他鋰離子系統的應力更小。缺點是，較低的3.2V電池標稱電壓使得比能量低于鈷摻雜鋰離子電池。對于大多數電池來說，低溫會降低性能，升高儲存溫度會縮短使用壽命，磷酸鋰也不例外。磷酸鋰具有比其他鋰離子電池更高的自放電，這可能會引起老化進而帶來均衡問題，雖然可以通過選用高質量的電池或使用先進的電池管理系統來彌補，但這兩種方式都增加了電池組的成本。電池壽命對制造過程中的雜質非常敏感，不能承受水分的摻雜，由于水分雜質的存在有些電池最短壽命只有50個循環。圖7總結了磷酸鋰的屬性。
圖7 典型磷酸鋰電池的蜘蛛圖
常用磷酸鋰代替鉛酸起動蓄電池。四個串聯電池產生12.80V，與六個2V鉛酸電池串聯的電壓相似。車輛將鉛酸充電至14.40V（2.40V/電池）并保持浮充狀態。浮充的用意在于保持完全充電水平并防止鉛酸電池硫酸化。
通過串聯四個磷酸鋰電池，每個電池的電壓均為3.60V，這是正確的滿充電電壓。此時，應該斷開充電，但駕駛時繼續充電。磷酸鋰容忍一些過度充電; 然而，由于大多數車輛在長途旅行中長時間保持電壓在14.40V，可能會增加磷酸鋰電池的機械應力。時間會告訴1xbet磷酸鋰作為鉛酸電池的替代品能夠承受多長時間的過充電。低溫也會降低鋰離子的性能，可能會影響極端情況下的起動能力。
通過串聯四個磷酸鋰電池，每個電池的電壓均為3.60V，這是正確的滿充電電壓。此時，應該斷開充電，但駕駛時繼續充電。磷酸鋰容忍一些過度充電; 然而，由于大多數車輛在長途旅行中長時間保持電壓在14.40V，可能會增加磷酸鋰電池的機械應力。時間會告訴1xbet磷酸鋰作為鉛酸電池的替代品能夠承受多長時間的過充電。低溫也會降低鋰離子的性能，可能會影響極端情況下的起動能力。
表8 磷酸鐵鋰的特性
五、鎳鈷鋁酸鋰（NCA）
鎳鈷鋁酸鋰電池或NCA自1999年以后被應用。它具有較高的比能量，相當好的比功率和長的使用壽命與NMC有相似之處。不太討人喜歡的是安全性和成本。圖9總結了六個關鍵特征。
圖9NCA的蜘蛛圖
NCA是鋰鎳氧化物的進一步發展；加入鋁賦予電池更好的化學穩定性。高能量和功率密度以及良好的使用壽命使NCA成為EV動力系統的候選者。高成本和邊際安全性卻有負面的影響。
表10 鎳鈷鋁酸鋰（NCA）的特性
六、鈦酸鋰自二十世紀八十年代以來，鈦酸鋰負極的電池已為人所知。鈦酸鋰代替典型鋰離子電池負極中的石墨，并且材料形成尖晶石結構。正極可以是錳酸鋰或NMC。鈦酸鋰的標稱電池電壓為2.40V，可以快速充電，并提供10C的高放電電流。據說循環次數高于常規鋰離子電池的循環次數。鈦酸鋰是安全的，具有出色的低溫放電特性，在-30°C（-22°F）時可獲得80％的容量。
圖11 鈦酸鋰蜘蛛圖
LTO（通常是Li4Ti5O12）零應變，沒有SEI膜形成和在快速充電和低溫充電時無鋰電鍍現象，因而具有優于傳統的鈷摻混的Li-離子與石墨陽極的充放電性能。高溫下的熱穩定性也比其他鋰離子體系好; 然而，電池價格昂貴。比能量低，只有65Wh/kg，與NiCd相當。鈦酸鋰充電至2.80V，放電結束時為1.80V。圖13顯示了鈦酸鋰電池的特性。典型用途是電動動力傳動系統，UPS和太陽能路燈。
表12 鈦酸鋰的特性
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