Was sind die Leistungsunterschiede zwischen verschiedenen Arten von Lithiumbatterien? Was sind die sechs gemeinsamen Eigenschaften und Parameter von Lithiumbatterien?

Die ternäre Lithiumbatterie oder die Eisenlithiumbatterie werden nach dem positiven aktiven Material für Lithiumbatterien benannt. In diesem Artikel wurden sechs gängige Lithiumbatterietypen und ihre wichtigsten Leistungsparameter zusammengefasst. Wie Sie alle wissen, hat der gleiche technische Weg der Batterien möglicherweise nicht die gleichen spezifischen Parameter. Dieser Artikel zeigt die aktuellen Parameter des Durchschnitts. Drei spezifische Lithiumbatterien umfassen: LiCoO2, Kobaltsäurelithiummangansäurelithium (LiMn2O4), Nickelkobaltmangansäurelithium (LiNiMnCoO2 oder NMC).

Kobaltsäurelithium (LiCoO2)

Aufgrund seiner hohen spezifischen Energie sind Cobalt-Säure-Lithium-Handys, Laptops und Digitalkameras beliebte Optionen. Die Batterie besteht aus Kobaltoxidkathodenkohlenstoff und Graphitanode. Die Kathode hat eine Schichtstruktur, während der Entladung Lithiumionen von Anode zu Kathode, wobei der Ladevorgang in die entgegengesetzte Richtung verläuft.

Die Kathode hat eine Schichtstruktur. Während der Entladung Lithiumionen von Anode zu Kathode; Beim Laden fließen Sie von der Kathode zur Anode.

Nachteile von Kobaltsäurelithium sind eine relativ kurze Lebensdauer, eine geringe thermische Stabilität und eine begrenzte Belastbarkeit (Leistung). Wie bei anderen Kobaltmischlithiumionenbatterien, die eine Graphitanode, Kobaltsäurelithium, verwenden, ist ihre Lebensdauer hauptsächlich auf die Festelektrolytgrenzfläche (SEI) beschränkt ), zeigt hauptsächlich im SEI-Film eine allmähliche Verdickung und einen schnellen Lade- oder Ladevorgang bei einem Lithiumanodenplattierungsproblem bei niedriger Temperatur. Ein neues Materialsystem erhöhte Nickel, Mangan und / oder Aluminium, um die Lebensdauer, die Tragfähigkeit und die Kosten zu verbessern. Kobaltsäurelithium sollte nicht über der Kapazität zum Laden und Entladen von Strom liegen. Dies bedeutet, dass der 2400 mAh18650-akku nur mit 2400 mA oder weniger zum Laden und Entladen gleich oder gleich ist. Erzwungenes Schnellladen oder Auferlegen einer Last von mehr als 2400 mA und Überlastungsbelastung können zu Überhitzung führen. Für ein optimales schnelles Laden empfehlen die Hersteller ein Ladeverhältnis von 0,8 C oder etwa 2000 mA. Die Batterieschutzschaltung begrenzt die Lade- und Entladerate der Energieeinheit auf ein Sicherheitsniveau von ca. 1 c. Das Hexagon-Spinnendiagramm (Abbildung 2) fasst die spezifische Energie zusammen, die mit dem Betrieb oder der Kapazität der Cobalt-Säure-Lithium-Leistung verbunden ist. Spezifische Leistung oder Fähigkeit, großen Strom bereitzustellen; Sicherheit; Unter der Umgebung von Hoch- und Niedertemperaturleistung; Einschließlich Kalenderlebensdauer und Lebenszykluslebensdauer; Kostenmerkmale. Das Spinnendiagramm zeigt keine weiteren wichtigen Merkmale wie Toxizität, Schnellladefähigkeit, Selbstentladung und Haltbarkeit. Aufgrund der hohen Kosten von Kobalt und Hybridmaterialien mit anderen aktiven Kathodenmaterialien, die eine signifikante Leistungsverbesserung aufweisen, werden diese allmählich durch Mangansäurelithiumkobaltsäurelithium, insbesondere NMC und NCA, ersetzt (siehe Beschreibung im Gesicht des NMC und NCA.)

Lithiummangansäure (LiMn2O4)

Forschungsbericht über Spinell-Mangansäure-Lithiumbatteriematerialien, der erstmals 1983 veröffentlicht wurde. 1996 wird das Moli-Energieunternehmen als Kathodenmaterial für Lithiummangansäure-Lithiumionenbatterien fungieren. Die Architektur bildet eine dreidimensionale Spinellstruktur, kann die Elektrode im Ionenfluss verbessern, somit den Innenwiderstand verringern und die Stromtragfähigkeit verbessern. Ein weiterer Vorteil des Spinells ist die hohe thermische Stabilität, Sicherheit, aber die Zyklus- und Kalenderlebensdauer co., LTD. Niedriger Innenwiderstand der Batterie und kann schnelles Laden und große Stromentladung realisieren. Lithium-Mangan-Säure-Batterien vom Typ 18650 können in einem dezentralen elektrischen Strom von 20 bis 30 und mit mäßiger Wärmespeicherung betrieben werden. Es können auch bis zu 50 a1 Lastimpulse angelegt werden. Im Stromfluss kann eine kontinuierlich hohe Last zu einer Wärmespeicherung führen. Die Batterietemperatur sollte 80 ° C nicht überschreiten. Lithiummangansäure, die in Elektrowerkzeugen, medizinischen Geräten sowie Hybrid- und reinen Elektrofahrzeugen verwendet wird. Fig. 4 zeigt eine Mangansäure-Lithiumbatteriekathode zur Bildung eines dreidimensionalen Kristallgerüsts. Die Spinellstruktur besteht normalerweise aus einer Verbindung in das Gitter der Diamantform, im Allgemeinen nachdem die Batterie erscheint.

Mangansäurelithiumkathodenkristallisation in Form nach dreidimensionaler Rahmenstruktur. Spinell bietet einen geringen Widerstand, aber die spezifische Energie ist niedriger als bei Kobaltsäurelithium.

Lithiummangansäure hat eine um etwa ein Drittel geringere Kapazität als die Kobaltsäurelithium. Die Flexibilität des Designs ermöglicht es den Ingenieuren, den größten Boden zu wählen, um die Lebensdauer der Batterie zu verlängern oder die Kapazität des maximalen Laststroms (Leistung) oder (mehr als) zu erhöhen. Beispielsweise beträgt die lange Lebensdauer der Batterieversion von 18650 nur eine mäßige Kapazität von 1100 mAh ;; Hochleistungsversion 1500 mAh. Abbildung 5 zeigt den typischen Mangansäure-Lithium-Batterien ein Spinnendiagramm. Diese Funktionsparameter scheinen nicht ideal zu sein, aber das neue Design in Bezug auf Leistung, Sicherheit und Lebensdauer hat sich verbessert. Reine Mangansäure-Lithium-Batterie ist heutzutage nicht mehr üblich; Sie werden nur unter besonderen Umständen angewendet.

Trotz der Gesamtleistung kann ein neues Design die Leistung, Sicherheit und Langlebigkeit von Mangansäurelithium verbessern.

Der größte Teil der Kobalt- und Lithiummangansäure Lithiumnickelmanganoxid (NMC), um die spezifische Energie zu verbessern und die Lebensdauer zu verlängern. Diese Kombination hat die beste Leistung jedes Systems gebracht, und die meisten Elektrofahrzeuge wie der Nissan Leaf, der Chevrolet Volt und der BMW i3 wählen den LMO (NMC). Der LMO-Teil der Batterie kann 30% erreichen und kann beim Beschleunigen einen hohen Strom liefern. Der NMC-Bereich bietet eine große Reichweite. Lithium-Ionen-Batterieforschung tendiert dazu, Mangansäure-Lithium-Kobalt-, Nickel-, Mangan- und / oder Aluminium-Kombination als aktives Kathodenmaterial zu verwenden. In einigen Architekturen wird der Anode eine kleine Menge Siliciumdioxid zugesetzt. Dies liefert 25% der Kapazitätsverbesserung; Da Silizium jedoch beim Auf- und Entladen der Expansion und Kontraktion zu mechanischer Beanspruchung führt, ist die Kapazitätsverbesserung normalerweise eng mit der kurzen Lebensdauer verbunden. Es kann leicht die drei aktiven Metallsilizium auswählen und verbessert werden, um besser als können (Kapazität), Leistung (Last) oder Lebensdauer. Verbraucher benötigen Batterien mit großer Kapazität, und industrielle Anwendungen benötigen ein Batteriesystem mit guter Ladekapazität, langer Lebensdauer und sicherem und zuverlässigem Service.

Nickel-Kobalt-Mangan-Säure-Lithium (LiNiMnCoO2 oder NMC)

Ist eines der erfolgreichsten Systeme der Lithium-Ionen-Kathoden-Kombination von Nickel-Mangan-Kobalt (NMC). Wie Mangansäure-Lithium kann dieses System individuell als energiebatterie oder Batterieleistung verwendet werden. Sekundärlastbedingungen, zum Beispiel hat die 18650-Batterie in NMC eine Kapazität von etwa 2800 mAh und kann einen Entladestrom von 4 a und 5 a liefern; Dieselbe Art von NMC bei der spezifischen Leistungsoptimierung, die Kapazität beträgt nur 2000 mAh, kann jedoch einen kontinuierlichen Entladestrom liefern. Anoden auf Siliziumbasis erreichen mehr als 4000 mAh, verringern jedoch die Lastkapazität und verkürzen die Lebensdauer. Dem Graphit im Silizium zugesetzt sind Defekte, nämlich die Anode mit der Lade- und Entladeexpansion und -kontraktion, die die Batterie mit einer großen mechanischen Spannungsstruktur instabil macht. Das Geheimnis der NMC ist die Kombination von Nickel und Mangan. Ebenso Salz, dessen Hauptbestandteil Natrium und Chlorid selbst giftig ist, das jedoch als Gewürzsalz und Lebensmittelkonservierungsmittel gemischt wird. Nickel ist berühmt für seine hohe spezifische Energie, aber schlechte Stabilität; Die Manganspinellstruktur kann einen geringen Widerstand realisieren, der jedoch niedriger als die Energie ist. Zwei Arten von komplementären Vorteilen für aktive Metalle. Das NMC ist ein Elektrowerkzeug, ein Elektrofahrrad und ein anderes elektrisches Energiesystem der Wahl für Batterien. Die Nickelkathodenkombination ist normalerweise ein Drittel, ein Drittel Kobalt, Mangan und ein Drittel wird auch als 1-1-1 bezeichnet. Dies bietet eine einzigartige Mischung aus aufgrund des geringeren Kobaltgehalts und reduziert auch die Rohstoffkosten. Ein weiterer Erfolg ist die Kombination von Gleiten, enthält fünf Nickel, 2 3 Kopie von Kobalt und Mangan (5-3-2). Kann auch andere unterschiedliche Mengen an Kathodenmaterialien verwenden. Aufgrund der hohen Kosten der Kobalt- und Nickelbatteriehersteller von der Kobaltabteilung bis zur Kathode. Nickelbasissystem als Batterien auf Kobaltbasis mit höherer Energiedichte, geringeren Kosten und längerer Lebensdauer, jedoch mit etwas niedrigerer Spannung. Neuer Elektrolyt und Additiv können die einzelne Batterie auf mehr als 4,4 V bringen und so die Elektrizität verbessern. Fig. 7 zeigt die Eigenschaften des NMC.

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