韩国三级一区-韩国三级香港三级日本三级la-韩国三级香港三级日本三级-韩国三级视频网站-日韩欧美一及在线播放-日韩欧美一二三区

不同類型鋰離子電池性能不同在哪里 匯總常見六種鋰離子電池特性及參數

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年08月11日  

我們常常會說到三元鋰離子電池或者鐵鋰離子電池,這些都是按照正極活性材料來給鋰離子電池命名的。本文匯總六種常見鋰離子電池類型以及它們的重要性能參數。大家都了解,相同技術路線的電芯,其具體參數并不完全相同,本文所顯示的是當前參數的一般水平。六種鋰離子電池具體包括:鈷酸鋰(LiCoO2),錳酸鋰(LiMn2O4),鎳鈷錳酸鋰(LiNiMnCoO2或NMC),鎳鈷鋁酸鋰(LiNiCoAlO2或稱NCA),磷酸鐵鋰(LiFePO4),鈦酸鋰(Li4Ti5O12)。


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。電池由氧化鈷陰極和石墨碳陽極組成。陰極具有分層結構,在放電期間,鋰離子從陽極移動到陰極,充電過程則流動方向相反。結構形式如圖1所示。


圖1:鈷酸鋰結構


陰極具有分層結構。在放電期間,鋰離子從陽極移動到陰極;充電時流量從陰極流向陽極。


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相同,鈷酸鋰采用石墨陽極,其循環壽命重要受到固體電解質界面(SEI)的限制,重要表現在SEI膜的逐漸增厚,和快速充電或者低溫充電過程的陽極鍍鋰問題。較新的材料體系新增了鎳,錳和/或鋁以提高壽命,負載能力和降低成本。鈷酸鋰不應以高于容量的電流進行充電和放電。這意味著具有2,400mAh的18650電池只能以小于等于2,400mA充電和放電。強制快速充電或施加高于2400mA的負載會導致過熱和超負荷的應力。為獲得最佳快速充電,制造商建議充電倍率為0.8C或約2,000mA。電池保護電路將能量單元的充電和放電速率限制在約1C的安全水平。六角蜘蛛圖(圖2)總結了與運行相關的具體能量或容量方面的鈷酸鋰性能;具體功率或供應大電流的能力;安全;在高低溫環境下的性能表現;壽命包括日歷壽命和循環壽命;成本特性。蜘蛛圖中沒有顯示的其他重要特點還包括毒性,快速充電能力,自放電和保質期。由于鈷的高成本以及通過與其他活性陰極材料混合材料帶來的明顯性能改善,鈷酸鋰正在逐步被錳酸鋰替代,尤其是NMC和NCA。(請參閱下面對NMC和NCA的描述。)


圖2:平均鈷酸鋰離子電池的蜘蛛圖


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供應一般的性能表現


匯總表


表3:鈷酸鋰的特性


錳酸鋰(LiMn2O4)


尖晶石錳酸鋰離子電池首次發表于1983年的材料研究報告中。1996年,Moli能源公司將錳酸鋰為陰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,錳酸鋰離子電池可以在20-30A的電流下放電,并具有適度的熱量積累。也可以施加高達50A1秒負載脈沖。在此電流下持續的高負荷會導致熱量積聚,電池溫度不能超過80°C(176°F)。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。圖4說明在錳酸鋰離子電池的陰極上形成三維晶體骨架。該尖晶石結構通常由連接成晶格的菱形形狀組成,一般在電池化成后出現。


圖4:錳酸鋰結構


錳酸鋰陰極結晶形成具有在化成后成型的三維骨架結構。尖晶石供應低電阻,但比能量低于鈷酸鋰。


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(比功率)或容量(比能)。例如,18650電池的長壽命版本只有1,100mAh的適中容量;高容量版本則達到1,500mAh。圖5顯示了典型錳酸鋰離子電池的蜘蛛圖。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。純錳酸鋰離子電池今天不再普遍;它們只在特殊情況下應用。


圖5:純錳酸鋰離子電池的蜘蛛圖


盡管整體性能一般,但新型錳酸鋰設計可以提高功率,安全性和壽命。


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,可以在加速時供應較高的電流;NMC部分供應了很長的續航里程。鋰離子電池研究傾向于將錳酸鋰與鈷,鎳,錳和/或鋁組合作為活性陰極材料。在一些架構中,少量硅被添加到陽極。這供應了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。可以方便地選擇這三種活性金屬以及硅增強來提高比能(容量),比功率(負載能力)或壽命。消費電池要大容量,而工業應用要電池系統,具有良好的負載能力,壽命長,并供應安全可靠的服務。


匯總表


表6:錳酸鋰氧化物的特性


鎳鈷錳酸鋰(LiNiMnCoO2或NMC)


最成功的鋰離子體系之一是鎳錳鈷(NMC)的陰極組合。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的容量并且可以供應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,但可供應20A的持續放電電流。硅基陽極將達到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,即陽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,其中重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。陰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。這供應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陰極材料組合。由于鈷的高成本,電池制造商從鈷系轉向鎳陰極。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7:NMC的蜘蛛圖


NMC具有良好的整體性能,并且在比能量方面表現出色。這種電池是電動汽車的首選,具有最低的自熱率。


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,以適應要頻繁循環的汽車和能源存儲系統(EES)的廣泛應用。NMC家族的多樣性正在上升。


匯總表


表8:鋰鎳錳鈷氧化物(NMC)的特性


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離子電池的陰極材料。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。重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。假如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。關于大多數電池來說,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,但這兩種方式都新增了電池組的成本。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9總結了磷酸鋰的屬性。常用磷酸鋰代替鉛酸起動蓄電池。四個串聯電池出現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離子電池,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,可能會新增磷酸鋰離子電池的機械應力。時間會告訴我們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。


圖9:典型磷酸鋰離子電池的蜘蛛圖


磷酸鋰具有良好的安全性和長壽命,比能量適中,自放電能力增強。


匯總表


表10:磷酸鐵鋰的特性


鎳鈷鋁酸鋰(LiNiCoAlO2或稱NCA)


鎳鈷鋁酸鋰離子電池或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11總結了六個關鍵特點。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。


圖11:NCA的蜘蛛圖


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。


匯總表


表12:鎳鈷鋁酸鋰的特性


鈦酸鋰(Li4Ti5O12)


自二十世紀八十年代以來,鈦酸鋰陽極的電池已為人所知。鈦酸鋰代替典型鋰離子電池陽極中的石墨,并且材料形成尖晶石結構。陰極可以是錳酸鋰或NMC。鈦酸鋰的標稱電池電壓為2.40V,可以快速充電,并供應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。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顯示了鈦酸鋰離子電池的特性。典型用途是電動動力傳動系統,UPS和太陽能路燈。


圖13:鈦酸鋰蜘蛛圖


鈦酸鋰在安全性,低溫性能和壽命方面表現出色。正在努力提高比能量和降低成本。


匯總表


表14:鈦酸鋰的特性


圖15比較了基于鉛,鎳和鋰體系的比能。雖然鋰鋁(NCA)通過比其他系統儲存更多容量而成為明顯的贏家,但它僅適用于特定場景的電源使用。就比功率和熱穩定性而言,錳酸鋰(LMO)和磷酸鋰(LFP)優異。鈦酸鋰(LTO)的容量可能較低,但它的壽命超過了其他大多數電池,并且具有最佳的低溫性能。


圖15:鉛,鎳和鋰基電池的典型比能量


NCA享有最高的比能量;然而,錳酸鋰和磷酸鐵鋰在比功率和熱穩定性方面優越。鈦酸鋰具有最好的使用壽命。


相關產品

国产午夜亚洲精品理论片不卡| 工口全彩H肉无遮挡无翼乌| ASIANMATURE老熟妇女| 中文字幕乱码人妻综合二区三区| 亚洲熟妇无码A∨| の乳頭を凸起しています| 国产在线视频一区二区三区| 欧美黑人猛XXxXX内射| 亚洲AV无码一区二区三区网址 | 国产精品偷窥熟女精品视频| 久久久久亚洲AV成人无码电影| 狂野欧美激情性XXXX在线观看| 男女啪啪永久免费网站| 无码少妇一区二区浪潮免费| 中国高清VIDEOSSEXO另| BTА√天堂中文在线官网| 国产欧美一区二区三区在线看| 极品少妇被猛的白浆直喷白浆 | 亚洲国产精品久久无码中文字蜜桃 | 黑人高潮拔也拔不出来| 欧美亚洲国产片在线播放| 色综合天天视频在线观看| 一区二区欧美视频| 国产精品不卡AⅤ在线播放 | 国语偷拍人妻露脸| 人马畜禽CORPORATION| 亚洲熟妇无码AⅤ在线播放| 国产成本人片免费AV| 免费无码又爽又刺激高潮的漫画| 两个病娇男友轮流爱我资源 | EEUSS鲁片一区二区三区| 国产一区精选播放022| 秋霞人妻无码中文字幕| 亚洲一卡2卡3卡4卡精品分类| FREEXX性黑人大战欧美| 国产ΑV在线ΑV天堂AⅤ国产| 国产亚洲无日韩乱码| 欧美日韩在大午夜爽爽影院| 亚洲国产欧美在线综合| 国产97在线 | 中文| 久久精品国产2020观看福利| 他趴在两腿中间舔我私密有事吗| 香蕉久久久久久久AV网站| JUX900被公每天侵犯的我| 久久精品亚洲熟妇少妇任你躁 | 丰满大屁股BWWBWWBWW| 久久夜色精品国产网站| 日韩精品无码一区二区| 亚洲精品卡一卡2卡3卡4卡| 公交车上售票员用B验票小镇 | 国产又粗又黄又爽的大片| 人妻少妇一区二区| 在线精品国产成人综合| 狠狠色噜噜狠狠狠狠97| 天天躁日日躁狠狠躁婷婷| 锕锕锕锕锕锕锕好疼视频真人| 韩日午夜在线资源一区二区| 色噜噜狠狠色综合AV妖精| 亚洲日韩乱码中文无码蜜桃臀| 把腿张开老子臊烂h视频| 久久夜色精品国产亚洲| 亚洲VA久久久噜噜噜久久男同| AV无码精品一区二区三区宅噜噜 | 亚洲欧美激情精品一区二区| 2021久久天天躁狠狠躁夜夜| 国产精品久久高潮呻吟无码 | 少妇内射高潮福利炮| 97久久国产露脸精品国产| 久久久久久久久久国产精品免费| 色婷婷综合久久久久中文字幕| 亚洲色偷偷AV男人的天堂| 国产强被迫伦姧在线观看无码 | 校花娇喘呻吟校长陈若雪视频| 2020久久国产综合精品SWA| 久久国产精品香蕉成人APP| 亚洲 中文 欧美 日韩 在线 | 好男人观看免费视频2019| 熟悉妇人妻av无码毛片| 菠萝蜜视频网在线WWW| 欧美人妻一区二区三区| 377P欧洲日本亚洲大胆| 久久天天躁夜夜躁狠狠I女人| 脱了老师内裤猛烈进入的软件| 综合激情五月综合激情五月激情1 综合激情丁香久久狠狠 | YY111111少妇影院无码| 国产专区国产AV| 玩弄三个高大的熟妇| 俄罗斯13一14幻交| 日欧 片内射AV在线影院| 差差差很疼视频无掩丰富| 热RE99久久精品国产99热| JAPANESEHD春药2| 欧美精产国品一二三产品工艺| 亚洲精品成人久久AV| 国产在线乱码一区二区三区| 香蕉久久人人97超碰CAOPR| 国产精品嫩草影院一二三区入口| 漂亮人妻被中出中文字幕| 99久久久无码国产麻豆| 内射人妻无码色AV| 中文在线无码高潮潮喷在线播放 | 无码人妻久久一区二区三区蜜桃| 99久久婷婷国产一区二区| 妺妺窝人体色WWW网站厕所盗摄| 亚洲AV无码一区二区二三区3p| 成人欧美一区二区三区黑人 | 男生听到女生喘气是什么心理现象| 亚洲成AV人片在线观看不卡 | 日本中文字幕乱码免费| 边喂奶边中出的人妻| 人人妻人人澡人人爽人人精直播 | 国产成在线观看免费视频成本人| 漂亮人妻沦陷精油按摩| JIZZJIZZJIZZ亚洲热| 人妻无码一区二区三区视频 | 国产精品国色综合久久| 特大巨黑吊性XXXX| 国产成人亚洲综合无码AⅤ| 欧美性一区二区三区| YSL千人千色T9和T9的区别| 人妻美妇疯狂迎合系列视频| 成人国产精品一区二区网站| 色婷婷精品亚洲AⅤ| 国产成人久久AV免费| 香港三香港日本三级在线理论| 高潮久久久久久久久不卡| 色综合天天综合网国产| 国产成人午夜福利院| 性丰满ⅩXXOOO性HD| 精品久久亚洲中文字幕| 伊人色综合九久久天天蜜桃| 激情男女高潮射精AV免费| 亚洲日韩AA特黄毛片试看| 看国产黄大片在线观看| 99国产精品无码| 任你躁久久精品6| 国产成人高清精品免费软件| 性av 丰满av 无码av| 精品熟人妻一区二区三区在线| 亚洲 欧美 中文 日韩AⅤ手机| 父债子偿BY画崖海棠| 天天躁夜夜躁很很躁| 亚洲AV最新天堂网址| 国精产品一区一区三区有限| 亚洲人成网亚洲欧洲无码久久| www高潮无码免费看| 完整版免费AV片| 免费A级毛片无码韩国| 国产精品久久久久久免费软件| 天美传媒MV在线播放高清视频| 俄罗斯人和欧洲人的性格差异| 色婷婷AV一区二区三区浪潮慧瑟 | 亚洲欧美国产成人综合不卡| 内地CHINA高潮VIDEO| 国产在线乱码一区二区三区| A级大胆欧美人体大胆666| 亚洲超星团在哪个平台播| 欧美性爱视频一二三区| 久久精品国产亚洲AVAPP下载| 99国产欧美久久久精品蜜桃| 性ⅩXXX搡XXXX搡| 日本乱偷互换人妻中文字幕| 每天都在挨CAO中醒来H| 荒野大镖客暴躁老太太| 国产成人AV一区二区三区在线观| 亚洲AV人无码激艳猛片| 任你躁X7X7X7X7在线观看| 久久中文字幕人妻丝袜系列| 国产主播AV福利精品一区| 风流老熟女一区二区三区| 40岁大乳的熟妇在线观看| 亚洲精品无码久久久久SM| 同性男男黄H片在线播放网站| 精品日产一区二区三区| 国产成人亚洲综合无码99| 波多野结衣AV无码| AV在线亚洲男人的天堂| 中国BGMBGMBGM老妇和青年交| 色噜噜噜亚洲男人的天堂| 美女裸露双奶头尿口无遮挡网站 | 国产精品爽爽ⅤA在线观看| chinese人妻无码人妻| 孕妇奶水仑乱A级毛片免费看| 少女たちよ在线观看完整版动漫| 熟肉OVA初恋时间2附前作| 欧美人妻精品一区二区在线| 妺妺窝人体色777777换脸| 久久久橹橹橹久久久久高清| 精品国产你懂的在线观看| 国内精品久久久久久久97牛牛| 八戒电影电影网电影网| 1819岁MACBOOK日本| 中文字幕一区二区三区久久网站| 天天摸天天做天天爽水多| 日韩欧美亚洲综合久久影院DS| 精品少妇AY一区二区三区| 国产在线精品二区| 国产乱码一区二区三区免费| 国产精品特级毛片一区二区| 国产女人高潮抽搐喷水视频 |