Wie wäre es mit der Nickel-Kobalt-Mangan-Säure-Batterie?

Lithium-Nickel-Kobalt-Manganoxid (LiNiMnCoO2 oder NMC)

Eines der erfolgreichsten Lithiumionen-Systeme ist die Kathodenkombination von Nickel-Mangan-Kobalt (NMC). Ähnlich wie Lithiummanganit kann dieses System für die Verwendung als energiebatterie oder Leistungsbatterie angepasst werden. Beispielsweise hat eine NMC in einer 18650-Batterie unter Bedingungen mittlerer Last eine Kapazität von ungefähr 2.800 mAh und kann einen Entladestrom von 4A bis 5A liefern; Der gleiche NMC-Typ ist für eine bestimmte Leistung mit einer Kapazität von nur 2.000 mAh optimiert, steht jedoch ein kontinuierlicher Entladestrom von 20 A zur Verfügung. Die Anode auf Siliziumbasis erreicht 4000 mAh oder mehr, aber die Lastkapazität verringert sich und die Lebensdauer verkürzt sich. Das dem Graphit zugesetzte Silizium weist Defekte auf, da sich die Anode beim Laden und Entladen ausdehnt und zusammenzieht, so dass die mechanische Belastung der Batterie weitgehend instabil ist. Das Geheimnis von NMC liegt in der Kombination von Nickel und Mangan. Ähnlich ist das Salz, in dem die Hauptbestandteile Natrium und Chlorid selbst giftig sind, sich jedoch als Gewürzsalz und Lebensmittelkonservierungsmittel mischen. Nickel ist bekannt für seine hohe spezifische Energie, aber seine Stabilität ist schlecht; Die Manganspinellstruktur kann einen geringen Innenwiderstand, aber eine geringe spezifische Energie erreichen. Die beiden aktiven Metalle haben komplementäre Vorteile.

Der NMC ist die Batterie der Wahl für Elektrowerkzeuge, Elektrofahrräder und andere elektrische Energiesysteme. Die Kathodenkombination besteht typischerweise aus einem Drittel Nickel, einem Drittel Mangan und einem Drittel Kobalt, auch bekannt als 1-1-1. Dies bietet eine einzigartige Mischung, die aufgrund des reduzierten Kobaltgehalts auch die Rohstoffkosten senkt. Eine weitere erfolgreiche Kombination ist NCM, das 5 Teile Nickel, 3 Teile Kobalt und 2 Teile Mangan (5-3-2) enthält. Andere unterschiedliche Mengen an Kathodenmaterialkombinationen können ebenfalls verwendet werden. Aufgrund der hohen Kobaltkosten haben die Batteriehersteller von Kobalt auf Nickelkathoden umgestellt. Systeme auf Nickelbasis haben eine höhere Energiedichte, geringere Kosten und eine längere Lebensdauer als Batterien auf Kobaltbasis, ihre Spannungen sind jedoch etwas niedriger. Neue Elektrolyte und Additive können eine einzelne Batterie auf mehr als 4,4 V aufladen und so die Leistung erhöhen.

NMC hat eine gute Gesamtleistung und zeichnet sich durch spezifische Energie aus. Diese Batterie ist die erste Wahl für Elektrofahrzeuge mit der niedrigsten Selbstheizrate.

Aufgrund der wirtschaftlichen und umfassenden Leistung dieses Systems erhalten NMC-Hybrid-lithium-ionen-batterien immer mehr Aufmerksamkeit. Drei aktive Materialien, Nickel, Mangan und Kobalt, können leicht gemischt werden, um eine breite Palette von Anwendungen für Automobil- und energiespeichersysteme (EES) zu ermöglichen, die häufige Zyklen erfordern. Die Vielfalt der NMC-Familie wächst.

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