钜大LARGE | 点击量：4099次 | 2021年05月20日
钴酸锂和锰酸锂有什么区分？是钴酸锂好还是锰酸锂好
其高比能量使钴酸锂成为手机，笔记本电脑和数码相机的热门选择。电池由氧化钴阴极和石墨碳阳极组成。阴极具有分层结构，在放电期间，锂离子从阳极移动到阴极，充电过程则流动方向相反。
阴极具有分层结构。在放电期间，锂离子从阳极移动到阴极;充电时流量从阴极流向阳极。钴酸锂的缺点是寿命相对较短，热稳定性低和负载能力有限（比功率）。像其他钴混合锂离子电池相同，钴酸锂采用石墨阳极，其循环寿命重要受到固体电解质界面（SEI）的限制，重要表现在SEI膜的逐渐增厚，和快速充电或者低温充电过程的阳极镀锂问题。较新的材料体系新增了镍，锰和/或铝以提高寿命，负载能力和降低成本。
钴酸锂不应以高于容量的电流进行充电和放电。这意味着具有2,400mAh的18650电池只能以小于等于2,400mA充电和放电。强制快速充电或施加高于2400mA的负载会导致过热和超负荷的应力。为获得最佳快速充电，制造商建议充电倍率为0.8C或约2,000mA。电池保护电路将能量单元的充电和放电速率限制在约1C的安全水平。
六角蜘蛛图（图2）总结了与运行相关的具体能量或容量方面的钴酸锂性能；具体功率或供应大电流的能力；安全；在高低温环境下的性能表现；寿命包括日历寿命和循环寿命；成本特性。蜘蛛图中没有显示的其他重要特点还包括毒性，快速充电能力，自放电和保质期。
钴酸锂氧化物：LiCoO2阴极（约60％Co），石墨阳极
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
短型：LCO或Li-钴。始于1991年以来
电压
标称值为3.60V;典型工作范围3.0-4.2V/电池
比能（容量）
150-200Wh/公斤。特种电池供应高达240Wh/kg。
充电（C率）
0.7-1C，充电至4.20V（大部分电池）；典型充电时长3小时；1C以上的充电电流会缩短电池寿命。
放电（C率）
1C；放电截止电压2.50V。1C以上的放电电流会缩短电池寿命。
循环寿命
500-1000，与放电深度，负荷，温度有关
热失控
150C（302F）。满充状态容易带来热失控
应用
手机，平板电脑，笔记本电脑，相机
注释
非常高的比能量，有限的比功率。钴很昂贵。被用作能量型电池。市场份额稳定。
锰酸锂（LiMn2O4）
尖晶石锰酸锂离子电池首次发表于1983年的材料研究报告中。1996年，Moli能源公司将锰酸锂为阴极材料的锂离子电池商业化。该架构形成三维尖晶石结构，可改善电极上的离子流动，从而降低内部电阻并改善电流承载能力。尖晶石的另一个优点是热稳定性高，安全性提高，但循环和日历寿命有限。
低电池内阻可实现快速充电和大电流放电。18650型电芯，锰酸锂离子电池可以在20-30A的电流下放电，并具有适度的热量积累。也可以施加高达50A1秒负载脉冲。在此电流下持续的高负荷会导致热量积聚，电池温度不能超过80C（176F）。锰酸锂用于电动工具，医疗器械，以及混合动力和纯电动汽车。
该尖晶石结构通常由连接成晶格的菱形形状组成，一般在电池化成后出现。
锰酸锂阴极结晶形成具有在化成后成型的三维骨架结构。尖晶石供应低电阻，但比能量低于钴酸锂。
锰酸锂的容量大约比钴酸锂低三分之一。设计灵活性使工程师能够选择最大限度地延长电池的使用寿命，或者提高最大负载电流（比功率）或容量（比能）。例如，18650电池的长寿命版本只有1,100mAh的适中容量;高容量版本则达到1,500mAh。
这些特性参数似乎不太理想，但新设计在功率，安全性和寿命方面有所改进。纯锰酸锂离子电池今天不再普遍;它们只在特殊情况下应用。
尽管整体性能一般，但新型锰酸锂设计可以提高功率，安全性和寿命。
大多数锰酸锂与锂镍锰钴氧化物（NMC）混合，以提高比能量并延长寿命。这种组合带来了每个系统的最佳性能，而大多数电动汽车，如日产Leaf，雪佛兰Volt和宝马i3都选用了LMO（NMC）。电池的LMO部分可以达到30％左右，可以在加速时供应较高的电流;NMC部分供应了很长的续航里程。
锂离子电池研究倾向于将锰酸锂与钴，镍，锰和/或铝组合作为活性阴极材料。在一些架构中，少量硅被添加到阳极。这供应了25％的容量提升;然而，硅随着充放电膨胀和收缩，从而引起机械应力，容量提升通常与短的循环寿命紧密联系。
可以方便地选择这三种活性金属以及硅增强来提高比能（容量），比功率（负载能力）或寿命。消费电池要大容量，而工业应用要电池系统，具有良好的负载能力，寿命长，并供应安全可靠的服务。
汇总表
锰酸锂氧化物：LiMn2O4阴极，石墨阳极；
简称：LMO或Li-Mn（尖晶石结构）始于1996年以来
电压
3.70V（3.80V）标称值;典型工作范围3.0-4.2V/每只电池
比能（容量）
100-150Wh/kg的
充电（C率）
典型值为0.7-1C，最大值为3C，充电至4.20V（大部分电池）
放电（C率）
1C；一些电池可以达到10C，30C脉冲（5s），2.50V截止
循环寿命
300-700（与放电深度，温度有关）
热失控
典型值为250C（482F）。高电荷促进热失控
应用
电动工具，医疗设备，电动动力传动系统
注释
功率大但容量少;比钴酸锂更安全;通常与NMC混合以提高性能。
镍钴锰酸锂（LiNiMnCoO2或NMC）
最成功的锂离子体系之一是镍锰钴（NMC）的阴极组合。与锰酸锂类似，这个体系可以定制用作能量电池或功率电池。例如，中等负载条件下的18650电池中的NMC具有约2,800mAh的容量并且可以供应4A至5A放电电流；同一类型的NMC在针对特定功率进行优化时，容量仅为2,000mAh，但可供应20A的持续放电电流。硅基阳极将达到4000mAh以上，但负载能力降低，循环寿命缩短。添加到石墨中的硅具有缺陷，即阳极随着充电和放电而膨胀和收缩，使得电池机械应力大结构不稳定。
NMC的秘密在于镍和锰的结合。与此类似的是食盐，其中重要成分钠和氯化物本身是有毒的，但将它们混合起来作为调味盐和食品保存剂。镍以其高比能量而闻名，但稳定性差；锰尖晶石结构可以实现低内阻但比能量低。两种活性金属优势互补。
NMC是电动工具，电动自行车和其他电动动力系统的首选电池。阴极组合通常是三分之一镍，三分之一锰和三分之一钴，也被称为1-1-1。这供应了一种独特的混合物，由于钴含量降低，也降低了原材料成本。另一个成功的组合是NCM，其中含有5份镍，3份钴和2份锰（5-3-2）。也可以使用其他不同量的阴极材料组合。
由于钴的高成本，电池制造商从钴系转向镍阴极。镍基系统比钴基电池具有更高的能量密度，更低的成本和更长的循环寿命，但是它们的电压略低。
