¿Cuáles son las diferencias de rendimiento entre los diferentes tipos de baterías de litio? ¿Cuáles son las seis características y parámetros comunes de las baterías de litio?

La batería de litio ternaria o la batería de litio de hierro se denominan de acuerdo con el material activo positivo para las baterías de litio. Este artículo resumió seis tipos comunes de baterías de litio y sus principales parámetros de rendimiento. Como todos saben, la misma ruta técnica de las baterías puede no tener los mismos parámetros específicos. Este artículo muestra los parámetros actuales de la media. Tres baterías de litio específicas incluyen: LiCoO2, litio ácido cobalto litio ácido manganeso (LiMn2O4), litio ácido níquel cobalto manganeso ácido (LiNiMnCoO2 o NMC).

Cobalto-litio ácido (LiCoO2)

Su alta energía específica hace que los teléfonos celulares, computadoras portátiles y cámaras digitales con ácido cobalto-litio sean opciones populares. La batería se compone de cátodo de carbono de óxido de cobalto y ánodo de grafito. El cátodo tiene una estructura en capas, durante la descarga, iones de litio de ánodo a cátodo, el proceso de carga fluye en la dirección opuesta.

El cátodo tiene una estructura en capas. Durante la descarga, iones de litio de ánodo a cátodo; Al cargar el flujo de cátodo a ánodo.

Las desventajas del litio ácido de cobalto son una vida útil relativamente corta, baja estabilidad térmica y capacidad de carga limitada (potencia) .Al igual que otras baterías de iones de litio de mezcla de cobalto, utilizan ánodo de grafito, litio ácido de cobalto, su ciclo de vida se limita principalmente a la interfaz de electrolito sólido (SEI ), se muestra principalmente en la película SEI que se espesa gradualmente y un proceso de carga o carga rápida en un problema de revestimiento de ánodo de litio a baja temperatura. Un nuevo sistema de material incrementado en níquel, manganeso y / o aluminio con el fin de mejorar la vida, capacidad de carga y reducir el costo. El litio ácido de cobalto no debe estar por encima de la capacidad de carga y descarga de corriente. Esto significa que tiene una batería de 2400 mAh18650 solo en carga y descarga menor o igual a 2400 mA. La carga rápida forzada o la imposición de una carga superior a 2400 ma y la sobrecarga pueden provocar un sobrecalentamiento. Para una carga rápida óptima, los fabricantes recomiendan una relación de carga de 0,8 C o aproximadamente 2000 mA. El circuito de protección de la batería limita la tasa de carga y descarga de la unidad de energía al nivel de seguridad de aproximadamente 1 c. El diagrama de araña hexagonal (figura 2) resume la energía específica asociada con el funcionamiento o la capacidad del rendimiento del litio con ácido cobalto; Potencia o capacidad específica para proporcionar una gran corriente; Seguridad; En el entorno de rendimiento de alta y baja temperatura; Incluyendo la vida del calendario y la vida del ciclo de vida; Características de costo. El diagrama de araña no muestra otras características importantes que incluyen toxicidad, capacidad de carga rápida, autodescarga y vida útil. Debido al alto costo del cobalto y los materiales híbridos con otros materiales de cátodos activos de mejora significativa en el rendimiento, están siendo reemplazados gradualmente por litio, ácido de manganeso, litio, cobalto, ácido, especialmente NMC y NCA. NMC y NCA.)

Ácido de litio y manganeso (LiMn2O4)

El informe de investigación de materiales de batería de litio de ácido mangánico de espinela se publicó por primera vez en 1983. En 1996, la compañía de energía Moli será como material de cátodo de la batería de iones de litio de ácido de manganeso y litio. La arquitectura forma una estructura de espinela tridimensional, puede mejorar el electrodo en el flujo de iones, reducir así la resistencia interna y mejorar la capacidad de transporte de corriente. Otra ventaja de la espinela es la alta estabilidad térmica, la seguridad, pero el ciclo y la vida del calendario co., LTD. Resistencia interna de batería baja y puede realizar una carga rápida y una gran descarga de corriente. Las baterías tipo 18650, las baterías de ácido de manganeso y litio pueden tener una corriente eléctrica descentralizada de 20 a 30 y una acumulación de calor moderada. También se puede aplicar hasta 50 pulsos de carga a1. En el flujo de electricidad, la carga alta continua puede conducir a la acumulación de calor, la temperatura de la batería no debe exceder los 80 ° C (176 ° F) .Ácido de manganeso y litio utilizado en herramientas eléctricas, equipos médicos, así como en vehículos híbridos y eléctricos puros. La Figura 4 muestra un cátodo de batería de litio y ácido manganeso para formar un esqueleto de cristal tridimensional. La estructura de espinela generalmente se compone de una conexión en la red de la forma de diamante, generalmente después de que aparezca la batería.

Cristalización del cátodo de litio y ácido de manganeso en forma después de una estructura de marco tridimensional. La espinela proporciona baja resistencia, pero la energía específica es menor que la del litio y ácido cobalto.

El ácido de litio y manganeso tiene una capacidad de aproximadamente un tercio más baja que el litio del ácido de cobalto. La flexibilidad de diseño permite a los ingenieros elegir el mejor terreno para prolongar la vida útil de la batería, o actualizar la capacidad de la corriente de carga máxima (potencia), o (más). Por ejemplo, 18650 de larga duración de la versión de la batería solo una capacidad moderada de 1100 mAh ; Versión de alta capacidad 1500 mAh. La Figura 5 muestra las típicas baterías de litio y ácido manganeso en un diagrama de araña. Estos parámetros de funciones no parecen ideales, pero el nuevo diseño en cuanto a potencia, seguridad y vida ha mejorado. La batería de litio ácido de manganeso puro hoy en día ya no es común; Solo se aplican en circunstancias especiales.

A pesar del rendimiento general, un nuevo diseño puede mejorar la potencia, la seguridad y la longevidad del litio-ácido manganeso.

La mayor parte del óxido de manganeso de litio, níquel y cobalto y litio ácido (NMC), con el fin de mejorar la energía específica y prolongar la vida. Esta combinación ha traído el mejor rendimiento de cada sistema, y la mayoría de los vehículos eléctricos, como el Nissan Leaf, el Chevrolet Volt y el BMW i3 eligen el LMO (NMC). La parte de la batería LMO puede llegar al 30%, puede proporcionar alta corriente durante la aceleración; La sección NMC proporciona un largo alcance. La investigación sobre baterías de iones de litio tiende al ácido de manganeso, litio, cobalto, níquel, manganeso y / o una combinación de aluminio como material de cátodo activo. En algunas arquitecturas, se agrega una pequeña cantidad de sílice al ánodo. Esto proporciona el 25% de la mejora de la capacidad; El silicio, sin embargo, debido a que la expansión y contracción de la carga y descarga conduce a un estrés mecánico, la mejora de la capacidad suele estar en estrecho contacto con un ciclo de vida corto. Puede seleccionar fácilmente los tres silicio metálico activo y mejorado para mejorar que puede (capacidad), potencia (carga) o vida. El consumidor necesita baterías de gran capacidad y las aplicaciones industriales necesitan que el sistema de batería tenga una buena capacidad de carga, una vida útil prolongada y un servicio seguro y confiable.

Litio ácido de níquel cobalto manganeso (LiNiMnCoO2 o NMC)

Es uno de los sistemas más exitosos de combinación de cátodo de iones de litio de níquel, manganeso y cobalto (NMC). Al igual que el litio ácido de manganeso, este sistema se puede personalizar para usarlo como batería de energía o energía de batería. Condiciones de carga secundaria, por ejemplo, la batería 18650 en NMC tiene una capacidad de aproximadamente 2800 mAh y puede proporcionar una corriente de descarga de 4 ay 5 a; El mismo tipo de NMC en optimización de potencia específica, la capacidad es de 2000 mAh, pero puede proporcionar 20 una corriente de descarga continua. El ánodo a base de silicio alcanzará más de 4000 mAh, pero reducirá la capacidad de carga, la vida útil del ciclo se acortará. Agregado al grafito en el silicio tiene defectos, es decir, el ánodo con la carga y descarga de expansión y contracción, hace que la batería tenga una gran estructura de tensión mecánica es inestable. El secreto del NMC es la combinación de níquel y manganeso. De manera similar, la sal, cuyo componente principal de sodio y cloruro es tóxico, pero se mezclará como sal condimentada y conservantes de alimentos. El níquel es famoso por su alta energía específica, pero su escasa estabilidad; La estructura de espinela de manganeso puede realizar una baja resistencia pero más baja que la energía. Dos tipos de ventajas complementarias de metales activos. El NMC son herramientas eléctricas, bicicletas eléctricas y otros sistemas de energía eléctrica de elección para la batería. La combinación de cátodo de níquel suele ser una tercera, una tercera de cobalto, manganeso y una tercera también se llama 1-1-1. Esto proporciona una mezcla única debido al menor contenido de cobalto, también reduce el costo de las materias primas. Otro acierto es la combinación de deslizamiento, contiene cinco níquel, 2 3 copias de cobalto y manganeso (5-3-2). También se puede utilizar otra cantidad diferente de materiales de cátodo. Debido al alto costo de los fabricantes de baterías de cobalto y níquel, desde el departamento de cobalto hasta el cátodo. Sistema a base de níquel que las baterías a base de cobalto con mayor densidad de energía, menor costo y mayor vida útil, pero tienen un voltaje ligeramente menor. El nuevo electrolito y el aditivo pueden hacer que la batería individual supere los 4,4 V, mejorando así la electricidad. La figura 7 muestra las características del NMC.

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