6大锂电池类型及性能参数汇总!
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动力锂离子电池性能评价指标汇总在动力锂电池系统中,各个参数能够表征系统的不同性能,本文罗列锂电池各个参数。
目录1.锂电池单体 (1)2 .常规性能指标 (2)2. 1.电压 (2)3. 2.内阻 (3)4. 3.容量 (4)5. 4.功率 (4)6. 5.比容量、比能量 (5)7. 6.充放电倍率 (5)3 .可靠性性能指标 (6)3.1. 1.循环寿命 (6)3.2. 自放电率 (6)3.3. 放电深度 (7)4 .锂离子电池模块 (7)5 .锂离子电池系统 (8)1.锂电池单体锂离子电池单体由正负、电极、电解液和隔膜组成,是组成电池模块和电池组的基本结构单元。
电池作为一种电化学电源天然的具有电压、内阻、容量、能量、功率等特性参数。
人们主要的出于两个方面的目的,希望对电池的参数进行测量和评价。
一个是为了实现主动控制的目的,比如,电池单体电压不一致,使得系统能量存储能力降低,如果能够主动调节两极的单体电压,则可以起到放大系统容量的效果。
另一个是为了安全考虑,电池的参数有其固定的范围,检测电池参数,实施监控其边界,可以起到表征电池安全状态的作用。
2.常规性能指标2.1.电压单体电压主要的取决于单体正负极材料的类型,一般的钻酸锂、三元正极配合石墨负极可以获得4.2V左右的满充电压,而磷酸铁锂最高只能达到3.6V o这里的电压,准确的说应该是电势取决于材料属性,电势数值上等于静置足够长时间以后的电池开路电压。
而闭合回路中的单体端电压,是我们用外部仪器检测到的电压值,其数值等于电池电势减去电池内阻占压。
而电池内阻并非恒定不变,会受到多种因素的影响而发生变化,这些在下面一节再说。
------------ -1 --------------------------------- -R=f(SOC,‰-)、+ I1()E=f(SOC,T j∙∙∙)U____ :之鹫曜羽继续说电压,单体电压除了由材料决定以外,会跟随荷电量的变化而变化,并且是一一对应的关系,因此,在很多情形下,无法直接简单测量的电池荷电量(SoC)经常被用电池开路电压进行推测。
钴酸锂1.钴酸锂的概述1992年SONY公司商品化锂电池问世,由于其具有工作电压高、能流密度高、循环压寿命长、自放电低、无污染、安全性能好等独特的优势,现已广泛用作移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等的电源。
并已在航天、航海、人造卫星、小型医疗仪及军用通讯设备中逐步发展成为主流应用的能源电池。
Sony公司推出的第一块锂电池中,正极材料是钴酸锂,负极材料为碳。
其中,决定电池的可充电最大容量及开路电压的主要是正极材料。
因此我国现有的生产正极材料公司,产品几乎全部是钴酸锂。
与钴酸锂同属4伏正极材料的候选体系有镍酸锂和锰酸锂两大系列,这两个系列材料在性能上各有长短,锰酸锂在原料价格上优势明显。
但在容量和循环寿命上存在不足。
钴酸锂的实际使用比容量为130mAh/g,循环次数可达到300至500次以上:而锰酸锂的实际比容量在100mAh /g左右,循环次数为100至200次。
另外,磷酸铁锂电池有安全性高。
稳定性好、环保和价格便宜优势,但是导电性较差,而且振实密度较低。
因此其在小型电池应用上没有优势。
国内钴酸锂市场需求变化呈现典型的中国市场特征,历史较短,但发展较快,多数企业在很短时间进入,但生产企业规模不大,产品主要集中在中低档。
2002年,国内钴酸锂材料市场需求量为2400吨,大多数产品依靠进口,但随着国内主要生产企业的投产,产能和需求量得到了极大的提升,2006年需求量达到6500吨,2008年需求量接近9000吨。
2001年全球主要生产高性能钴酸锂、氧化钴材料的生产企业是比利时Umicore 公司,美国OMG和FMC公司,日本的SEIMEI和日本化学公司等国外企业。
另外台湾地区的台湾锂科科技公司也是重要的生产企业。
而国内的生产企业为北京当升科技、湖南瑞翔、中信国安盟固利、北大先行和西安荣华等。
这些生产企业有些是从科研机构孵化而来,有些是具有上有资源优势的企业。
2.钴酸锂的材料构成LiCoO2在目前商业化的锂离子电池中基本上选用层状结构的锂离子二次电池正极材料(钴酸锂)的液相合成工艺,它采用聚乙烯醇(PVA)或聚乙二醇(PEG)水溶液为溶剂,锂盐、钴盐分别溶解在PVA或PEG水溶液中,混合后的溶液经过加热,浓缩形成凝胶,生成的凝胶体再进行加热分解,然后在高温下煅烧,将烧成的粉体碾磨、过筛即得到钴酸锂粉。
常见的锂离子电池的类型锂离子电池是目前最常见的电池类型之一,广泛应用于各个领域。
本文将介绍几种常见的锂离子电池类型及其特点。
一、锂离子聚合物电池(Li-polymer)锂离子聚合物电池是一种采用聚合物电解质的锂离子电池。
相比传统的液态电解质电池,聚合物电池具有更高的能量密度、更低的自放电率和更长的寿命。
聚合物电解质可以采用柔性薄膜形式,使得电池可以制成各种形状和尺寸,适用于各种电子设备。
二、锂离子磷酸铁锂电池(LiFePO4)锂离子磷酸铁锂电池是一种采用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。
相比传统的锂离子电池,磷酸铁锂电池具有更高的安全性、更长的循环寿命和更好的高温性能。
它被广泛应用于电动汽车、储能系统等领域。
三、锂离子三元材料电池(NMC)锂离子三元材料电池是一种采用锂镍锰钴酸作为正极材料的锂离子电池。
三元材料电池具有较高的能量密度、较长的寿命和较好的安全性能。
它被广泛应用于电动工具、电子设备等领域。
四、锂离子钴酸锂电池(LiCoO2)锂离子钴酸锂电池是一种采用钴酸锂作为正极材料的锂离子电池。
它具有较高的能量密度和较好的放电性能,但钴金属的成本较高。
锂离子钴酸锂电池广泛应用于移动电话、笔记本电脑等便携式电子设备。
五、锂离子锰酸锂电池(LiMn2O4)锂离子锰酸锂电池是一种采用锰酸锂作为正极材料的锂离子电池。
它具有较高的放电性能和较低的成本,但循环寿命相对较短。
锂离子锰酸锂电池主要应用于低功率设备、电动自行车等领域。
六、锂离子硫化物电池(Li-S)锂离子硫化物电池是一种采用硫化物作为正极材料的锂离子电池。
它具有较高的能量密度和较低的成本,但硫化物正极材料在循环过程中会发生体积变化,导致电池寿命下降。
锂离子硫化物电池被认为是下一代锂离子电池的候选技术,具有很大的发展潜力。
总结起来,锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、自放电率低等优点,因此被广泛应用于各个领域。
不同类型的锂离子电池在正极材料、电解液、电池结构等方面存在差异,适用于不同的应用场景。
钴酸锂1.钴酸锂的概述1992年SONY公司商品化锂电池问世,由于其具有工作电压高、能流密度高、循环压寿命长、自放电低、无污染、安全性能好等独特的优势,现已广泛用作移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等的电源。
并已在航天、航海、人造卫星、小型医疗仪及军用通讯设备中逐步发展成为主流应用的能源电池。
Sony公司推出的第一块锂电池中,正极材料是钴酸锂,负极材料为碳。
其中,决定电池的可充电最大容量及开路电压的主要是正极材料。
因此我国现有的生产正极材料公司,产品几乎全部是钴酸锂。
与钴酸锂同属4伏正极材料的候选体系有镍酸锂和锰酸锂两大系列,这两个系列材料在性能上各有长短,锰酸锂在原料价格上优势明显。
但在容量和循环寿命上存在不足。
钴酸锂的实际使用比容量为130mAh/g,循环次数可达到300至500次以上:而锰酸锂的实际比容量在100mAh /g左右,循环次数为100至200次。
另外,磷酸铁锂电池有安全性高。
稳定性好、环保和价格便宜优势,但是导电性较差,而且振实密度较低。
因此其在小型电池应用上没有优势。
国内钴酸锂市场需求变化呈现典型的中国市场特征,历史较短,但发展较快,多数企业在很短时间进入,但生产企业规模不大,产品主要集中在中低档。
2002年,国内钴酸锂材料市场需求量为2400吨,大多数产品依靠进口,但随着国内主要生产企业的投产,产能和需求量得到了极大的提升,2006年需求量达到6500吨,2008年需求量接近9000吨。
2001年全球主要生产高性能钴酸锂、氧化钴材料的生产企业是比利时Umicore 公司,美国OMG和FMC公司,日本的SEIMEI和日本化学公司等国外企业。
另外台湾地区的台湾锂科科技公司也是重要的生产企业。
而国内的生产企业为北京当升科技、湖南瑞翔、中信国安盟固利、北大先行和西安荣华等。
这些生产企业有些是从科研机构孵化而来,有些是具有上有资源优势的企业。
2.钴酸锂的材料构成LiCoO2在目前商业化的锂离子电池中基本上选用层状结构的锂离子二次电池正极材料(钴酸锂)的液相合成工艺,它采用聚乙烯醇(PVA)或聚乙二醇(PEG)水溶液为溶剂,锂盐、钴盐分别溶解在PVA或PEG水溶液中,混合后的溶液经过加热,浓缩形成凝胶,生成的凝胶体再进行加热分解,然后在高温下煅烧,将烧成的粉体碾磨、过筛即得到钴酸锂粉。
锂电池的分类及优缺点目录1.两大类锂电池 (1)2.常用的四类动力锂电池 (2)2.1.磷酸铁锂锂电池: (2)2.2.三元锂(三元聚合物锂电池): (2)2.3.镒酸锂电池: (3)2.4.钻酸锂电池: (4)3.磷酸铁锂电池的优越性 (5)3. 1.安全 (5)3. 2.高倍率放电寿命 (5)3.3.温度适应性 (6)4.能量密度 (7)5.成本 (7)5.1.概述 (7)5.2.锂离子电池成本组成 (8)5.2.1,材料成本 (8)5.2.2.生产成本 (8)5.2.3.管理费用 (8)5.3.降低锂离子电池成本的途径和挑战 (8)5.3.1.优化生产工艺 (8)5.3.2.提高材料利用率 (8)5.3.3.降低生产设备成本 (9)5.4.锂离子电池未来发展方向 (9)5.5.小结 (9)1.两大类锂电池锂电池通常分两大类:锂金属电池:锂金属电池一般是使用二氧化镒为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。
锂离子电池:锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。
虽然锂金属电池的能量密度高,理论上能达到3860瓦/公斤。
但是由于其性质不够稳定而且不能充电,所以无法作为反复使用的动力电池。
而锂离子电池由于具有反复充电的能力,被作为主要的动力电池发展。
但因为其配合不同的元素,组成的正极材料在各方面性能差异很大,导致业内对正极材料路线的纷争加大。
2.常用的四类动力锂电池通常我们说得最多的动力电池主要有磷酸铁锂电池、锦酸锂电池、钻酸锂电池以及三元锂电池(三元银钻镒)。
以上各类电池都有优缺点,大致归纳为:2.1.磷酸铁锂锂电池:磷酸铁锂电池,是一种使用磷酸铁锂(1iFeP04)作为正极材料,碳作为负极材料的锂离子电池,单体额定电压为3.2V,充电截止电压为3.6V〜3.65V。
充电过程中,磷酸铁锂中的部分锂离子脱出,经电解质传递到负极,嵌入负极碳材料;同时从正极释放出电子,自外电路到达负极,维持化学反应的平衡。
6大锂电池类型及性能参数!锂电池是一种使用锂盐作为正极和负极活性物质的电池,被广泛应用于移动电子设备、电动车辆和储能系统等领域。
根据不同的电极材料和电解质,锂电池可以分为不同类型,在性能参数上也有所差异。
下面将介绍6种主要的锂电池类型及其性能参数。
1. 锂离子电池(Li-ion)锂离子电池是目前最常见的锂电池类型,其正极材料通常为氧化锂钴酸锂(LiCoO2)、磷酸铁锂(LiFePO4)等。
电解液一般是有机溶剂,如碳酸酯类。
锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命和低自放电率等优点。
其性能参数包括能量密度、循环寿命、充放电效率等。
2.锂聚合物电池(LiPo)锂聚合物电池是一种使用聚合物电解质的锂电池,具有高能量密度、薄、轻和灵活等特点。
锂聚合物电池常用于手持设备和无人机等领域。
性能参数包括能量密度、循环寿命、安全性等。
3.磷酸铁锂电池(LiFePO4)磷酸铁锂电池是一种以磷酸铁锂作为正极材料的锂电池,具有高安全性、长循环寿命和良好的耐高温性能。
磷酸铁锂电池适用于电动车辆和储能系统等高功率应用场景。
性能参数包括循环寿命、充放电效率、安全性等。
4.钴酸锂电池(LiCoO2)钴酸锂电池是一种使用钴酸锂作为正极材料的锂电池,具有高能量密度和良好的性能稳定性。
钴酸锂电池适用于便携式电子设备和医疗器械等领域。
性能参数包括能量密度、循环寿命、充放电效率等。
5.氧化镍锰钴电池(NMC)氧化镍锰钴电池是一种复合正极材料的锂电池,具有高能量密度和安全性。
氧化镍锰钴电池广泛应用于电动车辆和储能系统等领域。
性能参数包括循环寿命、充放电效率、安全性等。
6.三元锂电池(LTO)三元锂电池以氧化锂钴酸锂为正极材料,以石墨和C-LiFePO4为负极材料,电解质为含有锂盐的有机碳酸酯类液体电解质。
其具有高充放电速率、良好的循环寿命和优秀的安全性能。
适用于高功率应用场景,如电动车辆和储能系统。
性能参数包括充放电效率、循环寿命、安全性等。
六种锂电池特性及参数分析锂电池是目前应用最广泛的二次电池之一,具有高能量密度、长寿命、轻巧等优点。
在不同应用领域,六种锂电池具有各自的特性和参数。
以下将对锂离子电池、锂聚合物电池、锂铁电池、锂硫电池、锂钛酸电池和锂空气电池进行特性和参数分析。
1.锂离子电池:锂离子电池是最常用的锂电池类型之一,具有高能量密度、循环寿命长、自放电率低等特点。
其中,正极材料常用的有锰酸锂、钴酸锂、氧化镁等。
锂离子电池的电压通常在3.6V左右,充放电效率高达90%以上,循环寿命可达数百到数千次。
此外,锂离子电池具有较好的安全性能和稳定性。
2.锂聚合物电池:锂聚合物电池是锂离子电池的一种变种,它采用了聚合物电解质代替了液态电解质。
由于聚合物电解质具有高电导率、轻巧、薄型、可塑性强等优点,使得锂聚合物电池在移动设备、电动汽车等领域得到广泛应用。
锂聚合物电池的能量密度较高,尤其是针对小型便携设备,体积轻盈的特点更为突出。
3.锂铁电池:锂铁电池是一种新兴的锂电池技术,其正极材料为磷酸铁锂,相较于锂离子电池,具有更高的循环寿命、更好的安全性能和更高的充放电效率。
锂铁电池的电压一般为 3.2V左右,循环寿命可达数千次,充放电效率接近100%。
目前,锂铁电池主要应用于电动汽车领域。
4.锂硫电池:锂硫电池是一种新兴的高能量密度电池,其正极材料为硫。
锂硫电池具有非常高的理论能量密度,达到了理论上锂离子电池的五倍以上。
然而,锂硫电池在电化学稳定性、循环寿命和安全性等方面仍然存在挑战,因此目前尚处于研究和开发阶段。
5.锂钛酸电池:锂钛酸电池采用锂钛酸及其衍生物为负极材料,具有快速充放电性能、宽温度范围、长循环寿命和较好的安全性能。
锂钛酸电池适用于需要高功率输出和长时间使用的电动工具、混合动力车和储能系统等领域。
6. 锂空气电池:锂空气电池是一种基于氧气作为电化学反应物的电池,其正极材料为空气。
锂空气电池具有极高的能量密度,远远超过了其他类型的锂电池,理论能量密度可达到2000Wh/kg以上。
不同锂电池关键参数对比锂电池是一种较为成熟的再充电电池技术,广泛应用于移动电子设备、电动汽车等领域。
不同型号、不同厂家的锂电池在关键参数上可能存在差异,下面将对几种常见的锂电池关键参数进行对比分析。
1. 电池容量(Capacity)电池容量是指电池储存电能的能力,通常以安时(Ah)为单位表示。
较高的电池容量意味着电池能够提供更长的运行时间。
常见的锂电池容量从几百毫安时到几千毫安时不等,不同应用领域根据需求可以选择适合的容量电池。
2. 电池电压(Voltage)电池电压是指电池输出的电压,单位为伏特(V)。
常见的锂电池电压有3.6V、3.7V等,电动车等高功率应用中可能会使用更高电压的锂电池。
电池电压决定了电池输出的功率,对应的充放电过程中的电流也会相应变化。
3. 最大充电电流(Maximum Charging Current)最大充电电流是指电池充电过程中最大允许的充电电流,单位为安培(A)。
如果充电电流过大,可能会导致电池损坏或产生过热等安全问题。
不同型号的锂电池根据设计和技术限制,最大充电电流可能会有所不同。
4. 最大放电电流(Maximum Discharging Current)最大放电电流是指电池放电过程中最大允许的放电电流,单位为安培(A)。
较高的最大放电电流可以确保电池在高负载运行时的稳定性。
对于一些应用场景如电动车等,需要具备较高的最大放电电流以满足瞬时高功率输出的需求。
5. 充放电效率(Charge and Discharge Efficiency)充放电效率指在充放电过程中,电池有效转化电能的比例。
充放电效率越高,代表电池能够更好地利用电能,减少电能损耗。
一般情况下,锂电池的充放电效率在90%以上。
6. 循环寿命(Cycle Life)循环寿命是指电池充放电循环次数达到指定容量衰减的次数。
不同型号的锂电池循环寿命可能不同,充放电电流大小、充放电温度、充放电深度等都会影响电池的循环寿命。
锂离子电池常用的性能参数(1)额定容量:指电池在出厂时在常温25℃环境下按照标准充放电工序测试,所能放出的最大电量,单位为mAh 或者Ah,一般由厂家自己规定;(2)剩余容量:指电池在一定的环境中使用,经过一阶段的使用结束后,以标准放电工序仍可放出的电量,表明了电池当前阶段的续航能力;(3)电动势:指电池处于平衡状态时正负电极的电位差,其大小由内部电化学反应所决定,与形状、大小等外在因素无关;(4)开路电压:电池在与外界电路断开时的正负极电位差;(5)端电压:电池与外界电路相连,即充电或带负载放电时的正负极电位差,充电时数值上总是高于开路电压,放电时数值上总是低于开路电压;(6)充电保护电压:指电池电压所允许的最大值,超过此电压会损伤电池寿命或者影响电池的安全性,充电时达到此电压即可认为已充满电量,具体数值一般由厂家决定;(7)放电保护电压:指电池电压所允许的最小值,低于此电压会损伤电池寿命或者影响电池的安全性,放电时达到此电压即可认为已放空电量,具体数值一般由厂家规定;(8)充放电倍率:指充放电过程中电流的大小,在数值上定义为: 充放电倍率=充放电电流额/定容量,工程测试中,常用C 来表征其数值的大小,如额定容量为10Ah 的电池以1C电流放电即表示放电电流为10A;(9)荷电状态:指电池剩余容量与额定容量的比值,常用百分比形式表示,表征电池当前状态下可吸收或释放电能的能力;(10)极化电压:指由电极反应导致的电池极化现象使电极电位偏离平衡电位,从而产生的电极电位差;(11)极化内阻:指由电极反应导致的内阻变化,包括电化学极化内阻和浓差极化内阻等,其值大小与电极材料和电化学本质相关; (12)欧姆内阻:指电池各组成部分之间的接触电阻,其值大小与电池的制造工艺、电极结构相关;(13)电池内阻:由极化内阻与欧姆内阻共同组成;(14)循环寿命:在电池满电状态下的容量下降至某一规定值之前,电池可经历的充放电循环次数。
锂电池的基本参数’锂电池的基本参数一、电池类型当今社会,锂电池已经成为最常见和普遍使用的一种电池类型。
锂电池根据不同的结构和性质,可分为锂离子电池、锂聚合物电池和锂硫电池等多种类型。
1. 锂离子电池:具有高能量密度、长循环寿命和低自放电率等优点,被广泛应用于移动通信、电动工具、电动汽车等领域。
它由锂离子在正负极之间的迁移和嵌入嵌出过程构成电化学反应,电池电压一般为3.2V至3.8V。
2. 锂聚合物电池:相比锂离子电池,它具有更高的能量密度、更轻的重量和更好的安全性能。
由于其可以制成柔性薄膜电池,因此广泛应用于智能手表、平板电脑、无人机等便携式电子设备。
锂聚合物电池电压一般为3.6V至3.7V。
3. 锂硫电池:锂硫电池被誉为绿色环保电池,具有高能量密度、低成本和天然资源丰富等优势。
它采用硫作为正极材料,锂金属或锂合金作为负极材料,具有更高的理论能量密度和更广泛的应用前景。
二、电池容量电池容量是指电池所能存储的电荷量,通常用容量单位"安时(Ah)"表示。
不同的电池类型和规格具有不同的容量大小。
举个例子,一个5.0Ah的锂电池能够在规定电压下,提供5安培的电流给设备使用一个小时。
三、电池充电速率充电速率是指电池从放电状态充电至满电状态所需的时间。
充电速率是决定锂电池充电效率的重要指标之一。
一般来说,电池充电速率越高,即外部电源提供的电流越大,电池充电所需的时间就越短。
四、电池循环寿命电池循环寿命是指电池在特定条件下,经过充放电循环可以达到的使用寿命。
循环寿命是衡量电池性能优劣的重要指标,也是决定电池可靠性和经济性的关键因素。
一般来说,电池循环寿命越长,电池的使用寿命就越长。
五、电池安全性电池安全性是指电池在正常使用和充电过程中不会发生爆炸、燃烧等危险情况。
锂电池的安全性问题一直备受关注,因为不当的使用或充电可能导致电池过热、起火甚至爆炸。
因此,严格的质量控制和合理的使用方法对于确保锂电池的安全性至关重要。
6大锂电池类型及性能参数汇总!我们常常会说到三元锂电池或者铁锂电池,这些都是按照正极活性材料来给锂电池命名的。
常见六种锂电池具体包括:钻酸锂,镒酸锂,锲钻镒酸锂(NCM),银钻铝酸锂(NCA),磷酸铁锂,钛酸锂。
一、钻酸锂(LiCoO2)其高比能量使钻酸锂成为手机,笔记本电脑和数码相机的热门选择。
钻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)。
像其他钻混合锂离子电池一样,钻酸锂采用石墨负极,其循环寿命主要受到固体电解质界面(SEl)的限制,主要表现在S日膜的逐渐增厚,和快速充电或者低温充电过程的负极镀锂问题。
较新的材料体系增加了模,镒和/或铝以提高寿命,负载能力和降低成本。
图1平均钻酸锂电池的蜘蛛图六角蜘蛛图总结了与运行相关的具体能量或容量方面的钻酸锂性能。
钻酸锂在高比能量方面表现出色,但在功率特性、安全性和循环寿命方面只能提供一般的性能表现。
电区标称值为3. 60V;典型工作范围3∙ 0-4. 2V /电池比能150-200Wh ∕kgβ特和电池提供南达240Wh / kg.充电0.7-1C,充电至4.20V (大部分电池);典型充电时■长3小时;IC以上的充电电流会缩短电池寿命。
放电1C;放也截止电区2.50V。
IC以上的放电电潦会蝮短电池寿命。
桃环寿命500-1000,与放电深度,负荷,温生有关然失控150, C (302* F)。
满充枚态容易带来热失控应用手机,手板电脑,笔记本电脑,相机注释非常市的比能量.有限的比功率.话很昂贵。
被用作能量型电池・市场份领稳定。
表2钻酸锂的特性二、镒酸锂(LiMn2O4)尖晶石镒酸锂电池首次发表于1983年的材料研究报告中。
1996 年,MOIi能源公司将镒酸锂为正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,镒酸锂电池可以在20-3OA的电流下放电,并具有适度的热量积累,电池温度不能超过80。
5镒酸锂用于电动工具,医疗器械,以及混合动力和纯电动汽车。
镒酸锂的容量大约比钻酸锂低三分之一。
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或容量。
图3显示了典型镒酸锂电池的蜘蛛图。
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。
纯镒酸锂电池今天不再普遍;它们只在特殊情况下应用。
图3纯镒酸锂电池的蜘蛛图大多数镒酸锂与锂银镒钻氧化物(NMe)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,可以在加速时提供较高的电流;NMC部分提供了很长的续航里程。
锂离子电池研究倾向于将镒酸锂与钻,银,镒和/或铝组合作为活性正极材料。
在一些架构中,少量硅被添加到负极。
这提供了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。
电区3. 70V (3.80V)标称值;典型工作范围3. 0-4. 2V /每只电池比能100-150Wh / kg充电典型值为0.7-1C,最大值为3C,充电至4. 2OV (大部分电池)放电1C; 一些电池可以达到10C, 30C陈冲(5s) , 2. 5OV版止循环寿命300-700 (与放电深度,温度有关)热失控典型值为250・C (482* F)β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;比钻鼓钗更安全;通宝与NMCx合以摄离性能。
表4镒酸锂氧化物的特性三、锲钻镒酸锂(NMC)最成功的锂离子体系之一是银镒钻(NMC)的正极组合。
与锌酸锂类似,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的容量并且可以提供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2,00OmAh,但可提供20A的连续放电电流。
硅基负极将达到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,即负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的秘密在于银和镒的结合。
与此类似的是食盐,其中主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。
锲以其高比能量而闻名,但稳定性差;镒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。
正极组合通常是三分之一银,三分之一锦和三分之一钻,也被称为I-I-Io这提供了一种独特的混合物,由于钻含量降低,也降低了原材料成本。
另一个成功的组合是NCM,其中含有5份银,3份钻和2 份镒(5-3-2)o也可以使用其他不同量的正极材料组合。
由于钻的高成本,电池制造商从钻系转向镇正极。
银基系统比钻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。
新型电解质和添加剂可以使单只电池充电至4.4V以上,从而提高电量。
图7展示了NMC的特性。
图5 NMC的蜘蛛图由于该体系经济性和综合性能表现均比较好,因此NMC混合锂离子电池越来越受到重视。
银,镒和钻三种活性材料可轻松混合,以适应需要频繁循环的汽车和能源存储系统的广泛应用。
NMC家族的多样性正在增长。
电A 3. 60V,标称3. 70V;电池典型工作范围3. 0-4. 2V或更高比能150-220Wh∕kg0.7-1C,充电至4.20V, 一些至4.30V; 3小时典型充电。
IC以上的充电电流充电会缩短电池寿命.放电1C; 2C可能在某些电芯上可行;2.5OV屐止循环寿命1000-2000 (与放电深度,温度有美)热失控典型的210' C (410* F) β高电荷促进热失控应用电动自行车,医疗设备,电动车,工业注释提供高容量和高功率。
嶷合电芯。
受到多种用途的欢迎,市场份抵不断增加.表6锂螺镒钻氧化物(NMC)的特性四、磷酸铁锂(LiFeP04)1996年,德克萨斯大学发现磷酸盐可作为再充电锂电池的正极材料。
磷酸锂具有良好的电化学性能和低电阻。
这是通过纳米级磷酸盐阴极材料实现的。
主要优点是高额定电流和长循环寿命;良好的热稳定性,增强了安全性和对滥用的容忍度。
如果长时间保持在高电压下,磷酸锂对全部充电条件的耐受性更强,并且比其他锂离子系统的应力更小。
缺点是,较低的3.2V电池标称电压使得比能量低于钻掺杂锂离子电池。
对于大多数电池来说, 低温会降低性能,升高储存温度会缩短使用寿命,磷酸锂也不例外。
磷酸锂具有比其他锂离子电池更高的自放电,这可能会引起老化进而带来均衡问题,虽然可以通过选用高质量的电池或使用先进的电池管理系统来弥补,但这两种方式都增加了电池组的成本。
电池寿命对制造过程中的杂质非常敏感,不能承受水分的掺杂,由于水分杂质的存在有些电池最短寿命只有50个循环。
图7总结了磷酸锂的属性。
图7典型磷酸锂电池的蜘蛛图常用磷酸锂代替铅酸起动蓄电池。
四个串联电池产生12.80V,与六个2V铅酸电池串联的电压相似。
车辆将铅酸充电至14.40V(2.40V/ 电池)并保持浮充状态。
浮充的用意在于保持完全充电水平并防止铅酸电池硫酸化。
通过串联四个磷酸锂电池,每个电池的电压均为3.60V,这是正确的满充电电压。
此时,应该断开充电,但驾驶时继续充电。
磷酸锂容忍一些过度充电;然而,由于大多数车辆在长途旅行中长时间保持电压在14.40V,可能会增加磷酸锂电池的机械应力。
时间会告诉我们磷酸锂作为铅酸电池的替代品能够承受多长时间的过充电。
低温也会降低锂离子的性能,可能会影响极端情况下的起动能力。
电压 3. 20,标称值3.30V;典型工作范.图2. 5-3. 65V比能90-120Wh∕kg充电IC典型,充电至3.65V;典型的3小时充也时间放电1C, 25C在一些电芯上可行;40A林冲(2s) ; 2.5OV截止(低于2V导致损坏)循环寿命IOOO-2000 (与放电深度,温度有美)热失控270' C (518° F)即使充满电,电池也非常安全应用便携式和固定式,含类高负载电流和耐久性的应用场景.. 非常平坦的也压放电曲线但容量低。
最安全的'王竹钗离子之一.用于特殊市场。
高自放电。
表8磷酸铁锂的特性五、银钻铝酸锂(NCA)镁钻铝酸锂电池或NCA自1999年以后被应用。
它具有较高的比能量,相当好的比功率和长的使用寿命与NMC有相似之处。
不太讨人喜欢的是安全性和成本。
图9总结了六个关键特征。
NCA是锂银氧化物的进一步发展;加入铝赋予电池更好的化学稳定性。
高能量和功率密度以及良好的使用寿命使NCA成为EV动力系统的候选者。
高成本和边际安全性却有负面的影响。
电压标称值为3.60V:典型工作范围3. 0-4. 2V比能200-260Wh∕kg;预测可以达到300Wh∕kg0. 7C,充电至4.2OV (大多数也池),典型的3小时充电,一些也池可以快充电速充电放电IC典型;截止3.00V;南放电速率会缩短电池寿命循环寿命500 (与放也深度,温度有美)热失控典型值为150° C (302β F),高电荷会导致热失控应用便携医疗设备,工业,电动动力总成(挣斯拉)注释饴酸较有相似之处。
能量型电池.表10镶钻铝酸锂(NCA)的特性六、钛酸锂自二十世纪八十年代以来,钛酸锂负极的电池已为人所知。
钛酸锂代替典型锂离子电池负极中的石墨,并且材料形成尖晶石结构。
正极可以是镒酸锂或NMC。
钛酸锂的标称电池电压为2.40V,可以快速充电,并提供IoC的高放电电流。
据说循环次数高于常规锂离子电池的循环次数。
钛酸锂是安全的,具有出色的低温放电特性,在-30。
C (-220 F)时可获得80%的容量。
图11钛酸锂蜘蛛图LTO (通常是Li4Ti5O12)零应变,没有S日膜形成和在快速充电和低温充电时无锂电镀现象,因而具有优于传统的钻掺混的Li-离子与石墨阳极的充放电性能。
高温下的热稳定性也比其他锂离子体系好;然而,电池价格昂贵。
比能量低,只有65Wh∕kg,与NiCd相当。
钛酸锂充电至2.80V,放电结束时为1.80V。
图13显示了钛酸锂电池的特性。
典型用途是电动动力传动系统,UPS和太阳能路灯。
比能50-80Wh∕kg充电IC典型:最大5C.充电至2.85V放电IoC关签.30C 5s脉冲;LCO/LTO裁止电压1.8OV硬环寿命3,000-7,000然失控一料最安全的短离子电池应用UPS,电动动力总成(Z-Mi-MiEV.本田飞及EV),太FB能路灯注择寿命长,充电快,温度危困宽,比能量低,价格昂贵.最安全的钗高子电池.。