咱们常常会提到三元锂电池或许铁锂电池，这些都是依照正极活性资料来给锂电池命名的 。常见六种锂电池详细包含：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。

　　其高比能量使钴酸锂成为手机，笔记本电脑和数码相机的抢手挑选。钴酸锂的缺陷是寿数相对较短，热稳定性低和负载才能有限（比功率）。像其他钴混合锂离子电池相同，钴酸锂选用石墨负极，其循环寿数首要遭到固体电解质界面(SEI)的约束，首要体现在SEI膜的逐渐增厚，和快速充电或许低温充电进程的负极镀锂问题。较新的资料系统添加了镍，锰和/或铝以进步寿数，负载才能和下降本钱。

　　六角蜘蛛图总结了与运转相关的详细能量或容量方面的钴酸锂功能。 钴酸锂在高比能量方面体现超卓，但在功率特性、安全性和循环寿数方面只能供给一般的功能体现。

　　尖晶石锰酸锂电池初次发表于1983年的资料研讨报告中。1996年，Moli动力公司将锰酸锂为正极资料的锂离子电池商业化。该架构构成三维尖晶石结构，可改进电极上的离子活动，然后下降内部电阻并改进电流承载才能。尖晶石的另一个长处是热稳定性高，安全性进步，但循环和日历寿数有限。

　　低电池内阻可完成快速充电和大电流放电。18650型电芯，锰酸锂电池能够在20-30A的电流下放电，并具有适度的热量堆集，电池温度不能超过80°C。锰酸锂用于电动工具，医疗器械，以及混合动力和纯电动轿车。锰酸锂的容量大约比钴酸锂低三分之一。规划灵活性使工程师能够挑选最大极限地延伸电池的运用寿数，或许进步最大负载电流或容量。

　　图3显现了典型锰酸锂电池的蜘蛛图。这些特性参数好像不太抱负，但新规划在功率，安全性和寿数方面有所改进。纯锰酸锂电池今日不再遍及; 它们只在特别情况下运用。

　　大多数锰酸锂与锂镍锰钴氧化物(NMC)混合，以进步比能量并延伸寿数。这种组合带来了每个系统的最佳功能，而大多数电动轿车，如日产Leaf，雪佛兰Volt和宝马i3参数图片）都选用了LMO(NMC)。电池的LMO部分能够到达30％左右，能够在加快时供给较高的电流; NMC部分供给了很长的续航路程。

　　锂离子电池研讨倾向于将锰酸锂与钴，镍，锰和/或铝组合作为活性正极资料。在一些架构中，少数硅被添加到负极。这供给了25％的容量进步; 可是，硅跟着充放电胀大和缩短，然后引起机械应力，容量进步一般与短的循环寿数紧密联系。

　　最成功的锂离子系统之一是镍锰钴（NMC）的正极组合。与锰酸锂相似，这个系统能够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的容量而且能够供给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，但可供给20A的接连放电电流。硅基负极将到达4000mAh以上，但负载才能下降，循环寿数缩短。添加到石墨中的硅具有缺陷，即负极跟着充电和放电而胀大和缩短，使得电池机械应力大结构不稳定。

　　NMC的隐秘在于镍和锰的结合。与此相似的是食盐，其间首要成分钠和氯化物自身是有毒的，但将它们混合起来作为调味盐和食物保存剂。镍以其高比能量而出名，但稳定性差；锰尖晶石结构能够完成低内阻但比能量低。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。正极组合一般是三分之一镍，三分之一锰和三分之一钴，也被称为1-1-1。这供给了一种共同的混合物，因为钴含量下降，也下降了原资料本钱。另一个成功的组合是NCM，其间含有5份镍，3份钴和2份锰（5-3-2）。也能够运用其他不同量的正极资料组合。

　　因为钴的高本钱，电池制作商从钴系转向镍正极。镍基系统比钴基电池具有更高的能量密度，更低的本钱和更长的循环寿数，可是它们的电压略低。新式电解质和添加剂能够使单只电池充电至4.4V以上，然后进步电量。图7展现了NMC的特性。

　　因为该系统经济性和归纳功能体现均比较好，因此NMC混合锂离子电池越来越遭到重视。镍，锰和钴三种活性资料可轻松混合，以适应需要频频循环的轿车和动力存储系统的广泛运用。NMC宗族的多样性正在添加。

　　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资料。磷酸锂具有杰出的电化学功能和低电阻。这是经过纳米级磷酸盐阴极资料完成的。首要长处是高额定电流和长循环寿数；杰出的热稳定性，增强了安全性和对乱用的忍受度。

　　假如长期坚持在高电压下，磷酸锂对悉数充电条件的耐受性更强，而且比其他锂离子系统的应力更小。缺陷是，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。关于大多数电池来说，低温会下降功能，升高贮存温度会缩短运用寿数，磷酸锂也不破例。磷酸锂具有比其他锂离子电池更高的自放电，这可能会引起老化从而带来均衡问题，尽管能够经过选用高质量的电池或运用先进的电池办理系统来补偿，但这两种方法都添加了电池组的本钱。电池寿数对制作进程中的杂质十分灵敏，不能接受水分的掺杂，因为水分杂质的存在有些电池最短寿数只要50个循环。图7总结了磷酸锂的特点。

　　常用磷酸锂替代铅酸气动蓄电池。四个串联电池发生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）并坚持浮充状况。浮充的意图在于坚持彻底充电水平并避免铅酸电池硫酸化。

　　经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。此刻，应该断开充电，但驾驭时持续充电。磷酸锂忍受一些过度充电; 可是，因为大多数车辆在长途旅行中长期坚持电压在14.40V，可能会添加磷酸锂电池的机械应力。时刻会告知咱们磷酸锂作为铅酸电池的替代品能够接受多长期的过充电。低温也会下降锂离子的功能，可能会影响极点情况下的起动才能。

　　镍钴铝酸锂电池或NCA自1999年今后被运用。它具有较高的比能量，适当好的比功率和长的运用寿数与NMC有相似之处。不太讨人喜爱的是安全性和本钱。图9总结了六个要害特征。

　　NCA是锂镍氧化物的进一步开展；参加铝赋予电池更好的化学稳定性。高能量和功率密度以及杰出的运用寿数使NCA成为EV动力系统的候选者。高本钱和边沿安全性却有负面的影响。

　　自二十世纪八十年代以来，钛酸锂负极的电池已为人所知。钛酸锂替代典型锂离子电池负极中的石墨，而且资料构成尖晶石结构。正极可所以锰酸锂或NMC。钛酸锂的标称电池电压为2.40V，能够快速充电，并供给10C的高放电电流。听说循环次数高于惯例锂离子电池的循环次数。钛酸锂是安全的，具有超卓的低温放电特性，在-30°C（-22°F）时可获得80％的容量。

　　LTO（一般是Li4Ti5O12）零应变，没有SEI膜构成和在快速充电和低温充电时无锂电镀现象，因此具有优于传统的钴掺混的Li-离子与石墨阳极的充放电功能。高温下的热稳定性也比其他锂离子系统好; 可是，电池价格昂贵。比能量低，只要65Wh/kg，与NiCd适当。钛酸锂充电至2.80V，放电结束时为1.80V。图13显现了钛酸锂电池的特性。典型用处是电动动力传动系统，UPS和太阳能路灯。

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