常見的鋰電池特性及參數(shù)

我們經(jīng)常談?wù)撊囯姵鼗蜾囪F電池，這是根據(jù)積極的活動數(shù)據(jù)命名的。本文綜述了六種常見的鋰電池類型及其主要功能參數(shù)。

 

眾所周知，細胞的技術(shù)路線相同，其詳細參數(shù)也不盡相同，本文展示了當(dāng)時的一般參數(shù)水平。六個鋰電池分別是LiCoO2、LiMn2O4、LiNiMnCoO2或NMC、LiNiCoAlO2或NCA、磷酸鐵鋰(LiFePO4)和鈦酸鋰(Li4Ti5O12)。

 

氧化鈷鋰(LiCoO 2)

 

它的高比能使鈷酸鋰成為手機、筆記本電腦和數(shù)碼相機的熱門選擇。電池由鈷氧化物陰極和石墨碳陽極組成。陰極具有層狀結(jié)構(gòu)。鋰離子在放電過程中從陽極向陰極移動，充電過程則相反。

 

陰極具有層狀結(jié)構(gòu)。在放電過程中，鋰離子從陽極移動到陰極。充電時，電流從陰極流向陽極。

 

鋰鈷氧化物的缺點是使用壽命較短，熱穩(wěn)定性低，負載能力(比功率)有限。與其他鈷混合鋰離子電池一樣，鈷酸鋰采用石墨陽極，其循環(huán)壽命主要受固體電解質(zhì)界面(SEI)的限制，主要受SEI膜逐漸增厚的限制，以及在快速充電或低溫充電時的陽極鋰電鍍。較新的信息系統(tǒng)增加了鎳、錳和/或鋁，以提高壽命、負載能力和降低成本。鋰鈷氧化物不能以高于其容量的電流充電或放電。這意味著2400毫安的18650電池只能以低于2400毫安的速度充放電。強迫快速充電或施加高于2400mA的負載會導(dǎo)致過熱和過載壓力。對于最優(yōu)的快速充電，制造商建議充電速率為0.8c或約2000 mA。電池維護電路將能量單元的充放電速率限制在大約1C的安全水平。六邊形的蛛網(wǎng)圖(圖2)總結(jié)了鋰鈷氧化物與操作相關(guān)的詳細的能量或容量函數(shù);能夠提供詳細的電力或大電流;安全;功能體現(xiàn)在高低溫環(huán)境;長壽包括日歷長壽和周期長壽;成本的特點。其他重要的特征沒有顯示在蜘蛛圖包括毒性，快速充電的能力，自我放電，和保質(zhì)期。鋰鈷氧化物正被鋰錳氧化物取代，特別是NMC和NCA，因為鈷的成本高，與其他活性陰極材料混合后，其功能得到明顯改善。(參見下面對NMC和NCA的描述。)

 

鋰錳酸鹽(LiMn2O4)

 

尖晶石錳酸鋰電池首次發(fā)表于1983年的數(shù)據(jù)研究報告中。1996年Moli power公司將以錳酸鋰為陰極的鋰離子電池商業(yè)化。該結(jié)構(gòu)形成了三維尖晶石結(jié)構(gòu)，提高了電極上的離子活性，降低了內(nèi)阻，提高了電流承載能力。尖晶石的另一個優(yōu)點是高的熱穩(wěn)定性和改進的安全性，但有限的周期和日歷壽命。低內(nèi)阻，快速充電，高電流放電。18650型電池，錳酸鋰電池可20-30A電流，蓄熱適中。也能夠應(yīng)用負載脈沖高達50A1秒。在此電流下持續(xù)的高負荷將導(dǎo)致熱量積聚，電池溫度不得超過80°C(176°F)。錳酸鋰用于電動工具、醫(yī)療設(shè)備、混合動力和純電動汽車。圖4顯示了錳酸鋰電池陰極上三維晶體骨架的形成。尖晶石結(jié)構(gòu)通常是由連接到晶格的鉆石形狀組成，通常是在電池形成后出現(xiàn)。