В чем разница в производительности между разными типами литиевых батарей? Каковы шесть общих характеристик и параметров литиевых батарей?

Трехкомпонентная литиевая батарея или железно-литиевая батарея названы в соответствии с положительным активным материалом литиевых батарей. В этой статье приведены шесть распространенных типов литиевых батарей и их основные рабочие параметры. Как вы все знаете, одна и та же техническая схема аккумуляторов может не иметь одинаковых конкретных параметров. В этой статье показаны текущие параметры среднего. Три конкретных литиевых аккумулятора включают в себя: LiCoO2, литиево-марганцево-кобальтовую кислоту (LiMn2O4), литиевую кислотно-никель-кобальтово-марганцевую кислоту (LiNiMnCoO2 или NMC).

Кобальтовая кислота литиевая (LiCoO2)

Его высокая удельная энергия делает кобальто-литиевые сотовые телефоны, ноутбуки и цифровые фотоаппараты популярными. Батарея состоит из катодно-угольного оксида кобальта и графитового анода. Катод имеет слоистую структуру, во время разряда ион лития от анода к катоду, процесс зарядки протекает в противоположном направлении.

Катод имеет слоистую структуру. Во время разряда ион лития от анода к катоду; При зарядке поток от катода к аноду.

Недостатки литиево-кобальтовой кислоты - это относительно короткий срок службы, низкая термическая стабильность и ограниченная нагрузка (мощность). Как и в других литий-ионных батареях с кобальтовой смесью, в которых используются графитовый анод, литиевый кобальто-кислотный аккумулятор, срок их службы в основном ограничен поверхностью раздела твердого электролита (SEI). ), в основном отображается в пленке SEI, постепенно утолщающейся, и быстрый процесс зарядки или зарядки при низкой температуре проблемы с покрытием лития анода. В новой системе материалов повышен никель, марганец и / или алюминий с целью увеличения срока службы, грузоподъемности и снижения стоимости. Литий-кобальтовая кислота не должна превышать емкость по току зарядки и разрядки. Это означает, что батарея 2400 мАч 18650 только меньше или равна 2400 мА зарядки и разрядки. Принудительная быстрая зарядка или наложение нагрузки выше 2400 мА и перегрузки могут привести к перегреву. Для оптимальной быстрой зарядки производители рекомендуют коэффициент зарядки 0,8 C или около 2000 мА. Схема защиты аккумулятора ограничивает скорость зарядки и разрядки единиц энергии до безопасного уровня около 1 c. Диаграмма с шестигранной звездочкой (рис. 2) суммирует удельную энергию, связанную с работой или производительностью кобальтовой кислоты лития; Удельная мощность или способность обеспечивать большой ток; Безопасность; В условиях высоких и низких температур; Включая жизнь календаря и жизнь жизненного цикла; Стоимостные характеристики. Диаграмма паука не показывает других важных характеристик, включая токсичность, способность к быстрой зарядке, саморазряд и срок хранения. Из-за высокой стоимости кобальта и гибридных материалов с другими активными катодными материалами, значительно улучшающими рабочие характеристики, они постепенно заменяются марганцево-кислотными литиевыми кобальтовыми кислотами литиевыми, особенно NMC и NCA. (См. Описание на странице NMC и NCA.)

Литий-марганцевая кислота (LiMn2O4)

Отчет об исследованиях материалов литиевых батарей на основе марганцевых шпинелей, впервые опубликованных в 1983 году, в 1996 году компания Moli Energy будет использовать в качестве катодных материалов для литий-ионных литиево-марганцевых батарей. Архитектура образует трехмерную структуру шпинели, может улучшить электрод на потоке ионов, тем самым уменьшить внутреннее сопротивление и улучшить пропускную способность по току. Еще одним преимуществом шпинели является высокая термостойкость, безопасность, но цикл и календарный срок жизни co., LTD. Низкое внутреннее сопротивление батареи и возможность быстрой зарядки и разрядки большим током. Батареи типа 18650, литиево-марганцевые кислотные батареи могут быть от 20 до 30 децентрализованного электрического тока и с умеренным накоплением тепла. Он также может применяться до 50 импульсов нагрузки a1. В потоке электричества постоянная высокая нагрузка может привести к накоплению тепла, температура аккумулятора не должна превышать 80 ° C (176 ° F). Литий-марганцевая кислота используется в электрических инструментах, медицинском оборудовании, а также в гибридных и чисто электрических транспортных средствах. На рис. 4 показан катод марганцево-кислотной литиевой батареи, образующий трехмерный кристаллический каркас. Структура шпинели обычно состоит из соединения в решетку ромбовидной формы, как правило, после появления батареи.

Кристаллизация литиевого катода марганцевой кислоты в форме после трехмерной каркасной структуры. Шпинель обеспечивает низкое сопротивление, но удельная энергия ниже, чем у кобальтовой кислоты лития.

Литий-марганцевая кислота имеет емкость примерно на треть меньше, чем литиевая кобальтовая кислота. Гибкость конструкции позволяет инженерам выбирать максимально возможное заземление, продлевающее срок службы батареи, или повышать емкость максимального тока нагрузки (мощность) или (более чем). Например, 18650 длительный срок службы батареи версии только умеренной емкости 1100 мАч ; Версия повышенной емкости 1500 мАч. На рис. 5 показаны типичные марганцево-кислотные литиевые батареи в виде паутины. Эти параметры функций не кажутся идеальными, но новый дизайн с точки зрения мощности, безопасности и срока службы улучшился. Литиевые батареи на основе чистой марганцево-кислотной кислоты сегодня больше не распространены; Они применяются только в особых случаях.

Несмотря на общие характеристики, новый дизайн может улучшить мощность, безопасность и долговечность марганцево-литиевой кислоты.

Большая часть кобальта и лития, марганца, лития, никеля, оксида марганца (NMC), чтобы улучшить удельную энергию и продлить срок службы. Эта комбинация принесла максимальную производительность каждой системы, и большинство электромобилей, таких как Nissan Leaf, Chevrolet Volt и BMW i3, выбирают LMO (NMC). Батарея LMO часть может достигать 30%, может обеспечивать высокий ток при ускорении; Раздел NMC обеспечивает большой диапазон. При исследованиях литий-ионных батарей в качестве активного катодного материала используется комбинация марганцево-литий-кобальта, никеля, марганца и / или алюминия. В некоторых архитектурах к аноду добавляется небольшое количество кремнезема. Это обеспечивает 25% увеличения емкости; Кремний, однако, поскольку расширение и сжатие при зарядке и разрядке приводит к механическому напряжению, улучшение емкости обычно тесно связано с коротким сроком службы. Он может легко выбрать три активных металлических кремния и улучшить, чтобы улучшить, чем может (емкость), мощность (нагрузка) или срок службы. Потребителю нужны батареи большой емкости, а промышленным приложениям нужны аккумуляторные системы с хорошей нагрузочной способностью, длительным сроком службы и безопасным и надежным обслуживанием.

Никель-кобальт-марганцево-литиевая кислота (LiNiMnCoO2 или NMC)

Является одной из самых успешных систем литий-ионных катодных комбинаций никель-марганцево-кобальт (NMC). Как и марганцево-литиевая кислота, эта система может быть настроена для использования в качестве энергетической батареи или батареи. Условия вторичной нагрузки, например, аккумулятор 18650 в NMC имеет емкость около 2800 мАч и может обеспечивать ток разряда 4 А и 5 мА; Тот же тип NMC в конкретной оптимизации мощности, емкость составляет 2000 мАч, но может обеспечить непрерывный ток разряда 20. Анод на основе кремния достигнет более 4000 мАч, но уменьшит нагрузочную способность, сократится срок службы. Добавленный графит в кремнии имеет дефекты, а именно анод с зарядкой и разрядкой, расширение и сжатие, что делает структуру батареи большой механической нагрузкой нестабильной. Секрет NMC - сочетание никеля и марганца. Точно так же соль, основной компонент которой натрий и хлорид сам по себе токсичен, но будет смешиваться с ними в качестве приправы и пищевых консервантов. Никель известен своей высокой удельной энергией, но плохой стабильностью; Структура марганцевой шпинели может обеспечивать низкое сопротивление, но меньшее, чем энергия. Два вида активных металлических дополнительных преимуществ. NMC - это электроинструменты, электрические велосипеды и другие системы электроснабжения, которые можно использовать для аккумуляторов. Комбинация никелевый катод обычно представляет собой треть, третья - кобальт, марганец, а третья также называется 1-1-1. Это обеспечивает уникальную смесь из-за более низкого содержания кобальта, а также снижает стоимость сырья. Еще одним успехом является комбинация скольжения, содержащая пять никель, 2 копии 3 кобальта и марганца (5-3-2). Также можно использовать другое количество катодных материалов. Из-за высокой стоимости кобальтовых и никелевых батарей производители от кобальтового цеха до катодных. Система на основе никеля, чем батареи на основе кобальта, с более высокой плотностью энергии, более низкой стоимостью и более длительным сроком службы, но они имеют немного более низкое напряжение. Новый электролит и присадка могут повысить напряжение одной батареи до более 4,4 В, тем самым улучшив электричество. На рисунке 7 показаны характеристики NMC.

Страница содержит содержимое машинного перевода.