Compréhension rapide des caractéristiques et paramètres de six batteries au lithium communes (2/6)

March 5, 2019

Le deuxième matériel

 

LiMn2O4(nousavons également appelélabatteriedepuissanceélevéeoudehaut débit)

Des batteries à spinelle de manganate de lithium ont été la première fois rapportées en 1983. En 1996, la compagnie d'énergie de Moli a commercialisé des batteries lithium-ion utilisant le manganate de lithium comme matériel de cathode. La structure forme une structure à spinelle tridimensionnelle, qui peut améliorer l'écoulement d'ion sur l'électrode, réduisant la résistance interne et améliorant de ce fait la capacité de chargement actuelle. Un autre avantage de spinelle est sa stabilité thermique et sécurité élevées, mais sa vie de cycle et de calendrier sont limitée.  La résistance interne de basse batterie peut réaliser rapidement le remplissage et la décharge à forte intensité. 18650 le type batterie, batterie de manganate de lithium peut être déchargé au courant 20-30A, et a l'accumulation de la chaleur modérée. La charge palpite jusqu'à 50A1 que les secondes peuvent également être appliquées. La charge élevée continue à ce courant mènera pour chauffer l'accumulation, et la température de la batterie ne devrait pas dépasser 80 C (176 F). Le manganate de lithium est employé dans les outils électriques, les dispositifs médicaux, et des véhicules électriques hybrides et purs.

Le schéma 4 montre la formation d'un squelette en cristal tridimensionnel sur la cathode d'une batterie de manganate de lithium. La structure à spinelle se compose habituellement de forme rhombique reliée au trellis, et se produit habituellement après la formation des batteries.

Le schéma 4 : Structure de manganate de lithium. 

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La cristallisation de la cathode de manganate de lithium a une structure squelettique tridimensionnelle formée après formation. Le spinelle fournit la basse résistance mais abaisse l'énergie spécifique que le cobalt de lithium.

La capacité de manganate de lithium est environ un tiers inférieur à celui du cobalt de lithium. La flexibilité de conception permet à des ingénieurs de choisir de maximiser la vie de batterie, ou d'augmenter le courant de charge maximum (puissance spécifique) ou la capacité (énergie spécifique). Par exemple, la version de longue vie de la batterie 18650 a une capacité modérée seulement de 1 100 heure-milliampère, alors que la version de grande capacité a une capacité modérée de 1 500 heure-milliampère.

 

 

Le schéma 5 montre un diagramme d'araignée d'une batterie typique de manganate de lithium. Ces paramètres caractéristiques ne semblent pas idéaux, mais la nouvelle conception s'améliore dans la puissance, la sécurité et la vie. Les batteries pures de manganate de lithium ne sont plus communes aujourd'hui ; elles sont seulement employées dans des situations spéciales.

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Fig. 5 : Diagramme d'araignée de batterie pure de manganate de lithium. 

En dépit de sa représentation générale, la nouvelle conception de manganate de lithium peut améliorer la puissance, la sécurité et la vie.

 

La plupart de manganate de lithium est mélangé à de l'oxyde de cobalt de manganèse de nickel de lithium (NMC) pour augmenter l'énergie spécifique et pour prolonger la vie. Cette combinaison apporte la meilleure représentation de chaque système, et la plupart des véhicules électriques, tels que la feuille de Nissan, le Chevrolet Volt et le BMW i3, l'utilisation LMO (NMC). La pièce de LMO de la batterie peut atteindre environ 30% et fournir plus à forte intensité à l'accélération, alors que la pièce de NMC fournit un long terme.

 

 

Les batteries lithium-ion tendent à combiner le manganate de lithium avec du cobalt, le nickel, le manganèse et/ou l'aluminium en tant que matériaux actifs de cathode. Dans quelques architectures, un peu de silicium est ajouté à l'anode. Ceci fournit une augmentation de capacité de 25% ; cependant, pendant que le silicium augmente et se rétrécit pendant le remplissage et la décharge, il cause l'effort mécanique, qui habituellement est étroitement lié à la vie de cycle courte.

 

 

Ces trois genres de métaux actifs et de renfort de silicium peuvent être commodément choisis pour améliorer l'énergie spécifique (capacité), la puissance spécifique (capacité de charge) ou la vie. Les batteries du consommateur ont besoin de grande capacité, alors que les applications industrielles ont besoin des installations de batterie, qui ont la bonne capacité de charge, longue durée et fournissent des services sûrs et fiables.

 

Valeur nominale de la tension 3.70V (3.80V) ; plage de fonctionnement typique 3.0-4.2V/battery

 

 

Énergie spécifique (capacité) 100-150Wh/kilogramme 100-150 de Wh/kg

 

 

(Taux de C) la valeur typique de remplissage est 0.7-1C, valeur maximale est 3C, chargeant à 4.20V (la plupart des batteries)

 

 

Décharge (taux de C) 1C ; quelques batteries peuvent atteindre 10C, l'impulsion 30C (5s), la coupure 2.50V.

 

 

la vie de cycle 300-700 (selon la profondeur et la température de décharge)

 

 

La valeur typique d'emballement thermique est de 250 degrés de C (482 degrés de F). La charge élevée favorise l'emballement thermique

 

 

outils électriques d'application, matériel médical, système de transmission de courant électrique

 

 

Puissance élevée de notes mais basse capacité ; plus sûr que l'oxyde de cobalt de lithium ; habituellement mélangé à NMC pour améliorer la représentation.