常见的锂离子电池特性及参数

常见的锂离子电池特性及参数

我们经常谈论三元锂离子电池或锂铁电池，这是根据积极的活动数据命名的。本文综述了六种常见的锂离子电池类型及其重要功能参数。

众所周知，细胞的技术路线相同，其详细参数也不尽相同，本文展示了当时的一般参数水平。六个锂离子电池分别是LiCoO2、LiMn2O4、LiNiMnCoO2或NMC、LiNiCoAlO2或NCA、磷酸铁锂(LiFePO4)和钛酸锂(Li4Ti5O12)。

氧化钴锂(LiCoO2)

它的高比能使钴酸锂成为手机、笔记本电脑和数码相机的热门选择。电池由钴氧化物阴极和石墨碳阳极组成。阴极具有层状结构。锂离子在放电过程中从阳极向阴极移动，充电过程则相反。

阴极具有层状结构。在放电过程中，锂离子从阳极移动到阴极。充电时，电流从阴极流向阳极。

锂钴氧化物的缺点是使用寿命较短，热稳定性低，负载能力(比功率)有限。与其他钴混合锂离子电池相同，钴酸锂采用石墨阳极，其循环寿命重要受固体电解质界面(SEI)的限制，重要受SEI膜逐渐增厚的限制，以及在快速充电或低温充电时的阳极锂电镀。较新的信息系统新增了镍、锰和/或铝，以提高寿命、负载能力和降低成本。锂钴氧化物不能以高于其容量的电流充电或放电。这意味着2400毫安的18650电池只能以低于2400毫安的速度充放电。强迫快速充电或施加高于2400mA的负载会导致过热和过载压力。关于最优的快速充电，制造商建议充电速率为0.8c或约2000mA。电池维护电路将能量单元的充放电速率限制在大约1C的安全水平。六边形的蛛网图(图2)总结了锂钴氧化物与操作相关的详细的能量或容量函数;能够供应详细的电力或大电流;安全;功能体现在高低温环境;长寿包括日历长寿和周期长寿;成本的特点。其他重要的特点没有显示在蜘蛛图包括毒性，快速充电的能力，自我放电，和保质期。锂钴氧化物正被锂锰氧化物取代，特别是NMC和NCA，因为钴的成本高，与其他活性阴极材料混合后，其功能得到明显改善。(参见下面对NMC和NCA的描述。)

锂锰酸盐(LiMn2O4)

尖晶石锰酸锂离子电池首次发表于1983年的数据研究报告中。1996年Molipower公司将以锰酸锂为阴极的锂离子电池商业化。该结构形成了三维尖晶石结构，提高了电极上的离子活性，降低了内阻，提高了电流承载能力。尖晶石的另一个优点是高的热稳定性和改进的安全性，但有限的周期和日历寿命。低内阻，快速充电，高电流放电。18650型电池，锰酸锂离子电池可20-30A电流，蓄热适中。也能够应用负载脉冲高达50A1秒。在此电流下持续的高负荷将导致热量积聚，电池温度不得超过80C(176F)。锰酸锂用于电动工具、医疗设备、混合动力和纯电动汽车。图4显示了锰酸锂离子电池阴极上三维晶体骨架的形成。尖晶石结构通常是由连接到晶格的钻石形状组成，通常是在电池形成后出现。