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常见镍钴锰酸锂(NMC)主要性能参数

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海中水|  楼主 | 2021-4-9 14:10 | 显示全部楼层 |阅读模式

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。

NMC的秘密在于镍和锰的结合。与此类似的是食盐,其中主要成分钠和氯化物本身是有毒的,但将它们混合起来作为调味盐和食品保存剂。镍以其高比能量而闻名,但稳定性差;锰尖晶石结构可以实现低内阻但比能量低。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。正极组合通常是三分之一镍,三分之一锰和三分之一钴,也被称为1-1-1。这提供了一种独特的混合物,由于钴含量降低,也降低了原材料成本。另一个成功的组合是NCM,其中含有5份镍,3份钴和2份锰(5-3-2)。也可以使用其他不同量的正极材料组合。

由于钴的高成本,电池制造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,更低的成本和更长的循环寿命,但是它们的电压略低。新型电解质和添加剂可以使单只电池充电至4.4V以上,从而提高电量。图1展示了NMC的特性。

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图1 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。

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表6 锂镍锰钴氧化物(NMC)的特性


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