常見的鋰離子電池特性及參數(shù)

我們經(jīng)常談?wù)撊囯x子電池或鋰鐵電池，這是根據(jù)積極的活動(dòng)數(shù)據(jù)命名的。本文綜述了六種常見的鋰離子電池類型及其重要功能參數(shù)。

眾所周知，細(xì)胞的技術(shù)路線相同，其詳細(xì)參數(shù)也不盡相同，本文展示了當(dāng)時(shí)的一般參數(shù)水平。六個(gè)鋰離子電池分別是LiCoO2、LiMn2O4、LiNiMnCoO2或NMC、LiNiCoAlO2或NCA、磷酸鐵鋰(LiFePO4)和鈦酸鋰(Li4Ti5O12)。

氧化鈷鋰(LiCoO2)

它的高比能使鈷酸鋰成為手機(jī)、筆記本電腦和數(shù)碼相機(jī)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(dòng)，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(dòng)到陰極。充電時(shí)，電流從陰極流向陽極。

鋰鈷氧化物的缺點(diǎn)是使用壽命較短，熱穩(wěn)定性低，負(fù)載能力(比功率)有限。與其他鈷混合鋰離子電池相同，鈷酸鋰采用石墨陽極，其循環(huán)壽命重要受固體電解質(zhì)界面(SEI)的限制，重要受SEI膜逐漸增厚的限制，以及在快速充電或低溫充電時(shí)的陽極鋰電鍍。較新的信息系統(tǒng)新增了鎳、錳和/或鋁，以提高壽命、負(fù)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(qiáng)迫快速充電或施加高于2400mA的負(fù)載會(huì)導(dǎo)致過熱和過載壓力。關(guān)于最優(yōu)的快速充電，制造商建議充電速率為0.8c或約2000mA。電池維護(hù)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(xì)的能量或容量函數(shù);能夠供應(yīng)詳細(xì)的電力或大電流;安全;功能體現(xiàn)在高低溫環(huán)境;長(zhǎng)壽包括日歷長(zhǎng)壽和周期長(zhǎng)壽;成本的特點(diǎn)。其他重要的特點(diǎn)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?yàn)殁挼某杀靖撸c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(duì)NMC和NCA的描述。)

鋰錳酸鹽(LiMn2O4)

尖晶石錳酸鋰離子電池首次發(fā)表于1983年的數(shù)據(jù)研究報(bào)告中。1996年Molipower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(gè)優(yōu)點(diǎn)是高的熱穩(wěn)定性和改進(jìn)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，錳酸鋰離子電池可20-30A電流，蓄熱適中。也能夠應(yīng)用負(fù)載脈沖高達(dá)50A1秒。在此電流下持續(xù)的高負(fù)荷將導(dǎo)致熱量積聚，電池溫度不得超過80C(176F)。錳酸鋰用于電動(dòng)工具、醫(yī)療設(shè)備、混合動(dòng)力和純電動(dòng)汽車。圖4顯示了錳酸鋰離子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)。