鉅大LARGE | 點擊量：4130次 | 2021年05月20日
鈷酸鋰和錳酸鋰有什么區分？是鈷酸鋰好還是錳酸鋰好
其高比能量使鈷酸鋰成為手機，筆記本電腦和數碼相機的熱門選擇。電池由氧化鈷陰極和石墨碳陽極組成。陰極具有分層結構，在放電期間，鋰離子從陽極移動到陰極，充電過程則流動方向相反。
陰極具有分層結構。在放電期間，鋰離子從陽極移動到陰極;充電時流量從陰極流向陽極。鈷酸鋰的缺點是壽命相對較短，熱穩定性低和負載能力有限（比功率）。像其他鈷混合鋰離子電池相同，鈷酸鋰采用石墨陽極，其循環壽命重要受到固體電解質界面（SEI）的限制，重要表現在SEI膜的逐漸增厚，和快速充電或者低溫充電過程的陽極鍍鋰問題。較新的材料體系新增了鎳，錳和/或鋁以提高壽命，負載能力和降低成本。
鈷酸鋰不應以高于容量的電流進行充電和放電。這意味著具有2,400mAh的18650電池只能以小于等于2,400mA充電和放電。強制快速充電或施加高于2400mA的負載會導致過熱和超負荷的應力。為獲得最佳快速充電，制造商建議充電倍率為0.8C或約2,000mA。電池保護電路將能量單元的充電和放電速率限制在約1C的安全水平。
六角蜘蛛圖（圖2）總結了與運行相關的具體能量或容量方面的鈷酸鋰性能；具體功率或供應大電流的能力；安全；在高低溫環境下的性能表現；壽命包括日歷壽命和循環壽命；成本特性。蜘蛛圖中沒有顯示的其他重要特點還包括毒性，快速充電能力，自放電和保質期。
鈷酸鋰氧化物：LiCoO2陰極（約60％Co），石墨陽極
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
短型：LCO或Li-鈷。始于1991年以來
電壓
標稱值為3.60V;典型工作范圍3.0-4.2V/電池
比能（容量）
150-200Wh/公斤。特種電池供應高達240Wh/kg。
充電（C率）
0.7-1C，充電至4.20V（大部分電池）；典型充電時長3小時；1C以上的充電電流會縮短電池壽命。
放電（C率）
1C；放電截止電壓2.50V。1C以上的放電電流會縮短電池壽命。
循環壽命
500-1000，與放電深度，負荷，溫度有關
熱失控
150C（302F）。滿充狀態容易帶來熱失控
應用
手機，平板電腦，筆記本電腦，相機
注釋
非常高的比能量，有限的比功率。鈷很昂貴。被用作能量型電池。市場份額穩定。
錳酸鋰（LiMn2O4）
尖晶石錳酸鋰離子電池首次發表于1983年的材料研究報告中。1996年，Moli能源公司將錳酸鋰為陰極材料的鋰離子電池商業化。該架構形成三維尖晶石結構，可改善電極上的離子流動，從而降低內部電阻并改善電流承載能力。尖晶石的另一個優點是熱穩定性高，安全性提高，但循環和日歷壽命有限。
低電池內阻可實現快速充電和大電流放電。18650型電芯，錳酸鋰離子電池可以在20-30A的電流下放電，并具有適度的熱量積累。也可以施加高達50A1秒負載脈沖。在此電流下持續的高負荷會導致熱量積聚，電池溫度不能超過80C（176F）。錳酸鋰用于電動工具，醫療器械，以及混合動力和純電動汽車。
該尖晶石結構通常由連接成晶格的菱形形狀組成，一般在電池化成后出現。
錳酸鋰陰極結晶形成具有在化成后成型的三維骨架結構。尖晶石供應低電阻，但比能量低于鈷酸鋰。
錳酸鋰的容量大約比鈷酸鋰低三分之一。設計靈活性使工程師能夠選擇最大限度地延長電池的使用壽命，或者提高最大負載電流（比功率）或容量（比能）。例如，18650電池的長壽命版本只有1,100mAh的適中容量;高容量版本則達到1,500mAh。
這些特性參數似乎不太理想，但新設計在功率，安全性和壽命方面有所改進。純錳酸鋰離子電池今天不再普遍;它們只在特殊情況下應用。
盡管整體性能一般，但新型錳酸鋰設計可以提高功率，安全性和壽命。
大多數錳酸鋰與鋰鎳錳鈷氧化物（NMC）混合，以提高比能量并延長壽命。這種組合帶來了每個系統的最佳性能，而大多數電動汽車，如日產Leaf，雪佛蘭Volt和寶馬i3都選用了LMO（NMC）。電池的LMO部分可以達到30％左右，可以在加速時供應較高的電流;NMC部分供應了很長的續航里程。
鋰離子電池研究傾向于將錳酸鋰與鈷，鎳，錳和/或鋁組合作為活性陰極材料。在一些架構中，少量硅被添加到陽極。這供應了25％的容量提升;然而，硅隨著充放電膨脹和收縮，從而引起機械應力，容量提升通常與短的循環壽命緊密聯系。
可以方便地選擇這三種活性金屬以及硅增強來提高比能（容量），比功率（負載能力）或壽命。消費電池要大容量，而工業應用要電池系統，具有良好的負載能力，壽命長，并供應安全可靠的服務。
匯總表
錳酸鋰氧化物：LiMn2O4陰極，石墨陽極；
簡稱：LMO或Li-Mn（尖晶石結構）始于1996年以來
電壓
3.70V（3.80V）標稱值;典型工作范圍3.0-4.2V/每只電池
比能（容量）
100-150Wh/kg的
充電（C率）
典型值為0.7-1C，最大值為3C，充電至4.20V（大部分電池）
放電（C率）
1C；一些電池可以達到10C，30C脈沖（5s），2.50V截止
循環壽命
300-700（與放電深度，溫度有關）
熱失控
典型值為250C（482F）。高電荷促進熱失控
應用
電動工具，醫療設備，電動動力傳動系統
注釋
功率大但容量少;比鈷酸鋰更安全;通常與NMC混合以提高性能。
鎳鈷錳酸鋰（LiNiMnCoO2或NMC）
最成功的鋰離子體系之一是鎳錳鈷（NMC）的陰極組合。與錳酸鋰類似，這個體系可以定制用作能量電池或功率電池。例如，中等負載條件下的18650電池中的NMC具有約2,800mAh的容量并且可以供應4A至5A放電電流；同一類型的NMC在針對特定功率進行優化時，容量僅為2,000mAh，但可供應20A的持續放電電流。硅基陽極將達到4000mAh以上，但負載能力降低，循環壽命縮短。添加到石墨中的硅具有缺陷，即陽極隨著充電和放電而膨脹和收縮，使得電池機械應力大結構不穩定。
NMC的秘密在于鎳和錳的結合。與此類似的是食鹽，其中重要成分鈉和氯化物本身是有毒的，但將它們混合起來作為調味鹽和食品保存劑。鎳以其高比能量而聞名，但穩定性差；錳尖晶石結構可以實現低內阻但比能量低。兩種活性金屬優勢互補。
NMC是電動工具，電動自行車和其他電動動力系統的首選電池。陰極組合通常是三分之一鎳，三分之一錳和三分之一鈷，也被稱為1-1-1。這供應了一種獨特的混合物，由于鈷含量降低，也降低了原材料成本。另一個成功的組合是NCM，其中含有5份鎳，3份鈷和2份錳（5-3-2）。也可以使用其他不同量的陰極材料組合。
由于鈷的高成本，電池制造商從鈷系轉向鎳陰極。鎳基系統比鈷基電池具有更高的能量密度，更低的成本和更長的循環壽命，但是它們的電壓略低。
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