概要
三つ組みのリチウム電池は何であるか。実際のところ、リチウムは最も小さい原子質量が付いている最も軽い金属である。その原子量は6.94g/molおよびρ=0.53g/cm3である。リチウムは化学的に活発で、容易に電子を失い、そしてLi+に酸化する、従って標準的な電極電位は最も否定的、-3.04である
三つ組みのリチウム電池は何であるか。
実際のところ、リチウムは最も小さい原子質量が付いている最も軽い金属である。その原子量は6.94g/molおよびρ=0.53g/cm3である。リチウムは化学的に活発で、容易に電子を失い、そしてLi+に酸化する。従って、標準的な電極電位はほとんどの陰性、-3.045Vであり、電気化学の等量は最も小さい、0.26g/Ah。リチウムのこれらの特徴はそれが高い特定のエネルギーの材料非常にであることを定める。三つ組みのリチウム電池は肯定的な電極材料としてニッケル、コバルトおよびマンガンの3つの転移の金属酸化物を使用するリチウム二次電池を示す。それは十分にリチウム コバルトの酸化物のよい周期の性能、リチウムnickelateの高い特定の容量およびリチウム マンガン酸塩の高い安全および安価を統合する。それは分子レベルの混合し、添加し、コーティング、そして表面の修正方法をニッケルを総合するために使用する。コバルト、マンガンおよび他の多重エレメントの互いに作用し合う合成のリチウム置閏の酸化物。広く研究され、加えられるのはリチウム イオン充電電池である。
三つ組みのリチウム電池の寿命
いわゆるリチウム電池の寿命は電池の容量が生命の終わりとして考慮することができるわずかな容量(室温25°C、標準大気圧の電池容量、および0.2Cで排出されて)の70%にしばらくすると腐ること参照する。企業では、サイクル寿命は十分に満たされるの周期の数によって一般に計算され、リチウム電池を排出した。使用の過程において、不可逆電気化学の反作用はの中に電解物の分解、核分裂物質の非活動化、肯定的で、否定的な電極の構造の崩壊のような容量の減少を、もたらす、および減少等…起こる挿入され、得られるリチウム イオンの数のリチウム電池実験は排出の高い比率が容量のより速い減少をもたらすことを示した。放出流がより低ければ、電池の電圧は平衡の電圧に近く、より多くのエネルギーは解放することができる。
商業再充電可能なリチウム電池間で中型の三つ組みのリチウム電池の理論的な生命は約800の周期である。リチウム鉄の隣酸塩はリチウム チタン酸塩は10,000の周期に達できる言われるが、約2,000の周期である。現在、主流電池の製造業者は三つ組み電池の指定の500回以上(基準状態の下の充満そして排出)約束する。但し、電池が電池のパックに組み立てられた後、一貫性問題が原因で、主要な電圧および内部は抵抗丁度同じである場合もないしサイクル寿命は約400回である。製造業者はSOCの使用窓が10%~90%であることを推薦する。深い満たし、排出は推薦されない、他では電池の肯定的で、否定的な構造への不可逆損害を与える。それが浅い充満および浅い排出によって計算されれば、サイクル寿命は少なくとも1000回である。さらに、リチウム電池が高レートおよび高温度の環境の下で頻繁に排出されれば、電池の寿命は200回以下に徹底的に減る。
三つ組みのリチウム電池の利点そして不利な点
三つ組みのリチウム電池は容量および安全の点では比較的釣り合って、優秀で全面的な性能の電池である。次の通り3つの金属の要素の主関数、利点および不利な点はある:
Co3+:陽イオン混合スペースを減らしなさい、材料の層状構造を、インピーダンス価値を減らすために、電気伝導率を高めるために安定させ、周期および率の性能を改善しなさい。
Ni2+:が層状構造のdeintercalateのリチウムに悪い電気化学の性能に終ってより困難なら(材料の容積のエネルギー密度を増加しなさい)、李およびNIの同じような半径が原因で材料の容量を高め、たくさんのNIはまたリチウムおよびニッケルを李の転位現象が混合された原因にしより大きい価値リチウム層のニッケル イオンの集中。
Mn4+:だけでなく、材料のコストを削減できたりまた材料の安全そして安定性を改善できる。但し、極端に高いMnの内容は容易にスピネル段階を形作り、容量を減らし、周期を減らす層状構造を破壊する。
高エネルギー密度は三つ組みのリチウム電池の最も大きい利点であり、電圧プラットホームは電池の基本的な効率そして費用を定める電池のエネルギー密度の重要な表示器である。より高い電圧プラットホーム、より大きく特定の容量、従って同じ容積、重量および同じアンペアの電池は、より高い電圧プラットホームが付いている三つ組みの物質的なリチウム電池過すより長い電池の寿命を。単一の三つ組みのリチウム電池の排出の電圧プラットホームは3.7V高い、リチウム鉄の隣酸塩は3.2Vであり、リチウム チタン酸塩は2.3Vだけである。従って、エネルギー密度の観点から、三つ組みのリチウム電池はリチウム鉄の隣酸塩に、リチウム マンガン酸塩またはリチウム チタン酸塩は絶対利点があるよりよい。
悪い安全および短いサイクル寿命は三つ組みのリチウム電池の主要な欠点、大規模な一致および大規模な統合された適用を制限した重要要因の特に安全性能である。多数の実際のテストはそれが刺鍼術および過充電のような安全テストに合格する大きい容量の三つ組み電池のために困難であることを示す。これはまたより多くのマンガンの要素が大容量電池でなぜ一般にもたらされたり、また更にリチウム マンガン酸塩と混合されるか理由である。500回のサイクル寿命はリチウム電池の真中にある、従って三つ組みのリチウム電池の主要出願分野はデジタル3Cのような消費者電子プロダクトである。
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