異なるタイプのリチウム電池の性能の違いは何ですか？リチウム電池の6つの一般的な特性とパラメータは何ですか？

三元リチウム電池または鉄リチウム電池は、リチウム電池の正極活物質に基づいて命名されています。この記事では、6つの一般的なタイプのリチウム電池とその主な性能パラメータをまとめました。ご存知のように、バッテリーの同じ技術ルートには、同じ特定のパラメーターがない場合があります。この記事は、平均の現在のパラメータを示しています。 3つの特定のリチウム電池には、LiCoO2、コバルト酸リチウムマンガン酸リチウム（LiMn2O4）、ニッケルコバルトマンガン酸リチウム（LiNiMnCoO2またはNMC）が含まれます。

コバルト酸リチウム（LiCoO2）

その高い比エネルギーにより、コバルト酸リチウム携帯電話、ラップトップ、デジタルカメラが人気のあるオプションになっています。バッテリーは、酸化コバルトカソードカーボンとグラファイトアノードで構成されています。カソードは、放電中、アノードからカソードへのリチウムイオンの層状構造を有し、充電プロセスは反対方向に流れる。

カソードは層状構造になっています。放電中、アノードからカソードへのリチウムイオン。カソードからアノードへの流れを充電するとき。

コバルト酸リチウムの欠点は、寿命が比較的短く、熱安定性が低く、負荷容量が制限されている（電力）ことです。他のコバルト混合リチウムイオン電池と同様に、グラファイトアノード、コバルト酸リチウムを使用し、そのサイクル寿命は主に固体電解質界面（SEI）に制限されます。 ）、主にSEIフィルムに徐々に厚くなり、低温リチウムアノードめっきの問題で急速充電または充電プロセスが表示されます。新しい材料システムは、寿命、耐荷重を改善し、コストを削減するために、ニッケル、マンガン、および/またはアルミニウムを増やしました。コバルト酸リチウムは、電流の充電および放電の容量を超えてはなりません。これは、2400mAh18650バッテリーが2400mA以下の充電と放電でのみ使用できることを意味します。強制急速充電または2400maを超える負荷と過負荷ストレスを課すと、過熱につながる可能性があります。最適な急速充電のために、メーカーは0.8Cまたは約2000mAの充電比を推奨しています。バッテリー保護回路は、充電と放電のエネルギー単位速度を約1cの安全レベルに制限します。六角形のスパイダー図（図2）は、コバルト酸リチウムの性能の実行または容量に関連する比エネルギーをまとめたものです。大電流を供給する特定の電力または能力。安全性;高温および低温性能の環境下;カレンダーの寿命とライフサイクルの寿命を含みます。コスト特性。スパイダーダイアグラムは、毒性、急速充電能力、自己放電、および貯蔵寿命を含む他の重要な機能を示していません。コバルトおよびハイブリッド材料と他の活性カソード材料の性能が大幅に向上しているため、徐々にマンガン酸リチウムコバルト酸リチウム、特にNMCおよびNCAに置き換えられています（の説明を参照してください。 NMCおよびNCA。）

リチウムマンガン酸（LiMn2O4）

1983年に初版されたスピネルマンガン酸リチウム電池材料研究報告書。1996年には、モリエネルギー社がリチウムマンガン酸リチウムイオン電池の正極材料となる。三次元スピネル構造を形成する構造は、イオン流上の電極を改善し、したがって内部抵抗を低減し、電流容量を改善することができます。スピネルのもう1つの利点は、高い熱安定性とセキュリティですが、サイクルアンドカレンダーライフ株式会社です。バッテリー内部抵抗が低く、急速充電と大電流放電を実現できます。タイプ18650バッテリー、リチウムマンガン酸バッテリーは、20〜30の分散型電流で、適度な熱蓄積があります。また、最大50a1の負荷パルスを適用できます。電気の流れでは、継続的な高負荷が熱の蓄積につながる可能性があり、バッテリーの温度は80°C（176°F）を超えてはなりません。電動工具、医療機器、ハイブリッド車や純粋な電気自動車に使用されるリチウムマンガン酸。図4は、マンガン酸リチウム電池のカソードを示して、3次元の結晶骨格を形成しています。スピネル構造は通常、通常はバッテリーが現れた後、菱形の格子への接続で構成されます。

マンガン酸リチウムカソードは、3次元フレーム構造の後に結晶化して形になります。スピネルは低抵抗を提供しますが、比エネルギーはコバルト酸リチウムよりも低くなります。

リチウムマンガン酸は、コバルト酸リチウムよりも約3分の1の容量を持っています。設計の柔軟性により、エンジニアは最大限のアースを選択してバッテリーの耐用年数を延長したり、最大負荷電流（電力）または（以上）の容量をアップグレードしたりできます。たとえば、バッテリーバージョンの18650の長寿命は、1100mAhの容量しかありません。 ;大容量バージョン1500mAh。図5は、典型的なマンガン酸リチウム電池のスパイダー図を示しています。これらの機能パラメータは理想的ではないようですが、電力、セキュリティ、および寿命の新しい設計が改善されています。今日の純粋なマンガン酸リチウム電池はもはや一般的ではありません。それらは特別な状況でのみ適用されます。

全体的なパフォーマンスにもかかわらず、新しい設計により、マンガン酸リチウムの電力、セキュリティ、および寿命を向上させることができます。

比エネルギーを向上させ、寿命を延ばすためのコバルトとリチウムマンガン酸リチウムニッケルマンガン酸化物（NMC）のほとんど。この組み合わせは、各システムの最高のパフォーマンスをもたらし、日産リーフ、シボレーボルト、BMW i3などのほとんどの電気自動車はLMO（NMC）を選択します。バッテリーLMOパーツは30％に達することができ、加速中に大電流を供給することができます。 NMCセクションは長距離を提供します。リチウムイオン電池の研究では、活陰極材料としてマンガン酸リチウムコバルト、ニッケル、マンガン、および/またはアルミニウムの組み合わせが使用される傾向があります。一部のアーキテクチャでは、少量のシリカがアノードに追加されます。これにより、容量が25％向上します。ただし、シリコンは、充電と放電の膨張と収縮が機械的ストレスにつながるため、通常、容量の改善は短いサイクル寿命と密接に関連しています。 3つの活性金属シリコンを簡単に選択でき、缶（容量）、電力（負荷）、または寿命よりも改善するように強化されています。消費者は大容量のバッテリーを必要とし、産業用アプリケーションはバッテリーシステムが優れた負荷容量と長寿命を持ち、安全で信頼できるサービスを提供することを必要としています。

ニッケルコバルトマンガン酸リチウム（LiNiMnCoO2またはNMC）

ニッケルマンガンコバルト（NMC）のリチウムイオンカソードの組み合わせで最も成功したシステムの1つです。マンガン酸リチウムと同様に、このシステムはエネルギーバッテリーまたはバッテリー電源としてカスタマイズして使用できます。二次負荷条件、たとえば、NMCの18650バッテリーの容量は約2800 mAhで、4aおよび5aの放電電流を供給できます。特定の電力最適化における同じタイプのNMC、容量は2000 mAhのみですが、20の連続放電電流を提供できます。シリコンベースのアノードは4000mAh以上に達しますが、負荷容量が減少し、サイクル寿命が短くなります。シリコンのグラファイトに加えて、欠陥があります。つまり、充電と放電の膨張と収縮を伴うアノードにより、バッテリーの機械的応力構造が大きくなり、不安定になります。 NMCの秘密はニッケルとマンガンの組み合わせです。同様に、ナトリウムと塩化物の主成分自体が有毒である塩ですが、調味料の塩と食品防腐剤として混合されます。ニッケルは比エネルギーが高いことで有名ですが、安定性は劣ります。マンガンスピネル構造は、低抵抗を実現できますが、エネルギーよりも低くなります。 2種類の活性金属の補完的な利点。 NMCは、電動工具、電動自転車、その他のバッテリーに最適な電力システムです。ニッケルカソードの組み合わせは、通常、3番目、3番目のコバルト、マンガンであり、3番目は1-1-1とも呼ばれます。これにより、コバルト含有量が少ないため、独自の混合物が提供され、原材料のコストも削減されます。もう1つの成功は、スライドの組み合わせで、5つのニッケル、2 3コピーのコバルトとマンガン（5-3-2）が含まれています。また、他の異なる量のカソード材料を使用することもできます。コバルト部門からカソードまで、コバルトおよびニッケル電池メーカーのコストが高いため。コバルトベースのバッテリーよりもニッケルベースのシステムで、エネルギー密度が高く、コストが低く、サイクル寿命が長くなっていますが、電圧はわずかに低くなっています。新しい電解質と添加剤は、単一のバッテリーを4.4 V以上にすることができるため、電気を改善できます。図7にNMCの特性を示します。

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