必备!常见锂电池类型及主要性能参数汇总
时间:2021-03-05 11:29 作者:综合报道
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。本文汇总六种常见锂电池类型以及它们的主要性能参数。大家都知道,相同技术路线的电芯,其具体参数并不完全相同,本文所显示的是当前参数的一般水平。六种锂电池具体包括:钴酸锂,锰酸锂,镍钴锰酸锂(NCM),镍钴铝酸锂(NCA),磷酸铁锂,钛酸锂。
一、钴酸锂(LiCoO2)
二、锰酸锂(LiMn2O4)
图3 纯锰酸锂电池的蜘蛛图
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,可以在加速时提供较高的电流; NMC部分提供了很长的续航里程。 表4 锰酸锂氧化物的特性 三、镍钴锰酸锂(NMC) 最成功的锂离子体系之一是镍锰钴(NMC)的正极组合。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2,000mAh,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。
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。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的广泛应用。NMC家族的多样性正在增长。
四、磷酸铁锂(LiFePO4)
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。
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。 表8 磷酸铁锂的特性 五、镍钴铝酸锂(NCA) 镍钴铝酸锂电池或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。
图9 NCA的蜘蛛图 NCA是锂镍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。 表10 镍钴铝酸锂(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。正极可以是锰酸锂或NMC。钛酸锂的标称电池电压为2.40V,可以快速充电,并提供10C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(-22°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SEI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钴掺混的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。 表12 钛酸锂的特性 来源:锂电联盟会长 (责任编辑:子蕊) |
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