汇总｜常见六种锂电池特性及参数对比

来源：kaiyun.com官网    发布时间：2024-03-02 04:04:14

  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，这个体系能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的容量并能提供4A至5A放电电流;  同一类型的NMC在针对特定功率来优化时，容量仅为2,000mAh，但可提供20A的连续放电电流。硅基阳极将达到4000mAh以上，但负载能力降低，循环寿命减少。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。镍以其高比能量而闻名，但稳定性差;锰尖晶石结构能轻松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，电瓶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。这提供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)。也能够正常的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单位体积内的包含的能量，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，来提升电量。图7展示了NMC的特性。

  NMC拥有非常良好的整体性能，并且在比能量方面表现出色。这种电池是电动车的首选，具有最低的自热率。

  由于该体系经济性和综合性能表现均比较好，因此NMC混合锂离子电池慢慢的受到重视。镍，锰和钴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(EES)的广泛应用。NMC家族的多样性正在增长。

  1996年，德克萨斯大学发现磷酸盐可作为再充电锂电池的阴极材料。磷酸锂拥有非常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;良好的耐热性，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钴掺杂锂离子电池。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常规使用的寿命，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，虽能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。电池使用寿命对制作的完整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9总结了磷酸锂的属性。

  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可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。

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