리?? 배터리 6종과 주요 성능 매개 변수

우리는 종종 세차성 리?? 배터리 또는 리?? 철 배터리, 카소드 활성 물질의 이름을 따 리?? 배터리에 대해 이야기합니다.이 논문에서는 일반적인 리?? 배터리 6종과 그 주요 성능 매개 변수를 요약합니다.우리는 모두 알고 있듯이, 같은 기술 경로 세포, 특정 매개 변수는 정확히 동일하지 않습니다, 이 논문은 현재 매개 변수의 일반적인 수준을 보여줍니다.6개의 리?? 배터리는: 리?? 코발트 산화물 (LiCoO2), 리?? 망간산 (LiMn2O4), 리?? 니켈-코발트 망간산 (LiNiMnCoO2 또는 NMC), 리?? 니켈-코발트 알루미나트 (LiNiCoAlO2 또는 NCA),리?? 철포스파트 (LiFePO4) 및 리?? 티타나트 (Li4Ti5O12).

리?? 코발트 산화물 (LiCoO2) 높은 특정 에너지가 리?? 코발트 산화물을 휴대 전화, 노트북 컴퓨터 및 디지털 카메라에 인기있는 선택으로 만듭니다.배터리는 코발트 산화물 카토드와 그래피트 탄소 안도로 구성됩니다.. 카토드는 리?? 이온이 아노드에서 카토드로 이동하고 충전 과정이 반대 방향으로 흐르는 계층 구조를 가지고 있습니다. 카토드는 계층 구조를 가지고 있습니다.방출 중, 리?? 이온은 안도에서 카토드로 이동; 충전 중에 카토드에서 안도로 흐른다. 리?? 코발트 산소의 단점은 상대적으로 짧은 수명입니다.낮은 열 안정성 및 제한된 부하 용량 (특수 전력)다른 코발트 하이브리드 리?? 이온 배터리와 마찬가지로, 리?? 코발트 산화물은 그래피트 안오드를 사용하며, 주기의 수명은 주로 고체 전해질 인터페이스 (SEI) 에 의해 제한됩니다.주로 SEI 필름의 점진적인 두께가 나타납니다., 그리고 빠른 충전 또는 낮은 온도 충전 과정의 아노드 리?? 접착. 더 새로운 재료 시스템은 수명을 향상시키기 위해 니켈, 망간 및 / 또는 알루미늄을 추가합니다.용량 및 비용 절감리?? 코발트 산화물은 용량보다 높은 전류로 충전 및 방출되지 않습니다.400mAh는 2보다 작거나 같을 때 충전 및 방출 할 수 있습니다.400mA. 강제 급속 충전 또는 2400mA 이상의 부하를 적용하면 과열 및 과부하 스트레스가 발생할 수 있습니다. 최적의 급속 충전을 위해 제조업체는 0의 충전 곱셈을 권장합니다.8°C, 2°C 정도배터리 보호 회로는 에너지 단위의 충전 및 배열 속도를 약 1C의 안전 수준으로 제한합니다.

리?? 망가나트 (LiMn2O4) 리?? 스피넬 망가나트 배터리는 1983년에 처음 발표되었다. 1996년, 모리 에너지 (Moli Energy) 는 카토드 재료로 리?? 망가네스 산화물을 가진 리?? 이온 배터리를 상용화했다.이 구조는 3차원 스피넬 구조를 형성하여 전극의 이온 흐름을 향상시키고, 따라서 내부 저항을 줄이고 전류 운반 능력을 향상시킵니다. 스피넬의 또 다른 장점은 높은 열 안정성, 향상된 안전성입니다.하지만 제한된 사이클 및 달력 수명. 낮은 배터리 내부 저항은 빠른 충전과 높은 전류 방출을 가능하게 합니다. 18650 유형의 셀, 리?? 망가네트 배터리는 20-30A의 전류에서 방출 할 수 있습니다.온도 축적량이 적다또한 최대 50A1초 부하 펄스를 적용 할 수 있습니다. 이 전류에서 지속적인 높은 부하는 열이 쌓이게하며 배터리 온도는 80 ° C (176 ° F) 를 초과 할 수 없습니다.리?? 망가네이트는 전기 도구에 사용됩니다.리?? 망가네이트는 리?? 코발트 산화질소보다 약 3분의 1 정도 덜 강력합니다.설계 가 유연 하게 되어 엔지니어 들 은 배터리 수명 을 극대화 하기 위해 선택 할 수 있다, 또는 최대 부하 전류 (특수 전력) 또는 용량 (특수 에너지) 을 증가시킵니다. 예를 들어 18650 배터리의 장수 버전은 1,100mAh의 소박한 용량만을 가지고 있습니다.큰 용량 버전은 1500mAh

대부분의 리?? 망간산화물은 리?? 니켈-만간 코발트 산화소 (NMC) 와 혼합되어 특산 에너지를 증가시키고 수명을 연장합니다. 이 조합은 각 시스템에 최고의 성능을 제공합니다.그리고 대부분의 전기차, 니산 리프, 쉐보레 볼트, BMW i3와 같은 LMO (NMC). 배터리의 LMO 부분은 약 30%에 도달 할 수 있으며 가속 시 높은 전류를 제공할 수 있습니다.그리고 NMC 부분은 긴 범위를 제공합니다리?? 이온 배터리 연구에서는 리?? 망간산화물을 코발트, 니켈, 망간 및 / 또는 알루미늄과 함께 활성 카토드 재료로 결합하는 경향이 있습니다.소량의 실리콘이 아노드에 추가됩니다.이것은 25%의 용량 증가를 제공합니다. 그러나 실리콘은 전하와 방출으로 확장되고 수축하여 기계적 스트레스를 유발합니다.그리고 용량 증가는 종종 짧은 주기 수명과 밀접하게 관련이 있습니다.이 세 가지 활성 금속과 실리콘 증강은 특정 에너지 (용량), 특정 전력 (부하 용량) 또는 수명을 향상시키기 위해 쉽게 선택할 수 있습니다. 소비자 배터리는 큰 용량을 필요로합니다.,산업용 용도는 배터리 시스템이 필요하고, 용량이 좋고, 수명이 길고, 안전하고 신뢰할 수 있는 서비스를 제공합니다.

리?? 니켈 코발트 망간산 (LiNiMnCoO2 또는 NMC) 의 가장 성공적인 리?? 이온 시스템 중 하나는 니켈-니켈-만간스-코발트 (NMC) 의 감도 조합입니다.리?? 망가네이트와 비슷합니다, 시스템은 에너지 배터리 또는 전력 배터리로 사용자 정의 될 수 있습니다. 예를 들어, 중간 부하 조건에서 18650 배터리의 NMC는 약 2,600m2의 용량을 가지고 있습니다.800mAh 및 4A에서 5A 배열 전류를 제공할 수 있습니다같은 종류의 NMC는 2,000mAh 용량으로 특정 전력에 최적화되어 있지만 20A의 연속 충전 전류를 제공할 수 있습니다. 실리콘 기반 안도 4000mAh 이상 도달 할 것입니다.하지만 부하 용량이 감소하고 주기가 짧아집니다.그래피트에 첨가된 실리콘은 결함이 있습니다. 즉, 충전과 방출에 따라 애노드가 팽창하고 수축하여 배터리의 큰 기계적 스트레스 구조가 불안정합니다.NMC 의 비결 은 니켈 과 망간 이 결합 된 것 이다예를 들어 식용금과 같이, 나트륨과 염소의 주요 성분은 독성이 있지만, 그들은 향수 소금과 식품 보존제로 혼합됩니다.니켈 은 높은 특성 에너지 로 유명 합니다이 두 활성 금속은 상호 보완적인 장점을 가지고 있다.NMC는 전기 도구의 선택 배터리입니다, 전기 자전거 및 기타 전기 파워트레인. 카토드 조합은 일반적으로 1/3 니켈, 1/3 망간 및 1/3 코발트, 1-1-1로도 알려져 있습니다.이것은 코발트 함유량이 감소했기 때문에 원자재 비용을 줄이는 독특한 혼합물을 제공합니다.또 다른 성공적 인 조합은 5 부분 니켈, 3 부분 코발트 및 2 부분 망간 (5 -3-2) 을 포함하는 NCM 이었다.또한 다른 양의 카토드 재료의 다른 조합을 사용할 수 있습니다.코발트의 높은 비용으로 인해 배터리 제조업체는 코발트에서 니켈 카토드로 전환했습니다. 니켈 기반 시스템은 더 높은 에너지 밀도, 더 낮은 비용,그리고 코발트 기반 배터리보다 더 긴 주기 수명, 하지만 약간 낮은 전압을 가지고 있습니다.

리?? 철 인산화물 (LiFePO 4) 1996년 텍사스 대학교는 리?? 배터리의 카토드 재료로 인산화물을 사용할 수 있다는 것을 발견했다.리?? 인산은 좋은 전기 화학 성질과 낮은 저항을 가지고 있습니다.이것은 나노 스케일 인산화물 카토드 물질을 사용하여 달성됩니다. 주요 장점은 높은 등급 전류와 긴 사이클 수명, 좋은 열 안정성, 향상된 안전성 및 남용 용도입니다.높은 전압에서 장기간 유지되면리?? 포스파이트는 모든 충전 조건에 더 잘 견딜 수 있으며 다른 리?? 이온 시스템보다 덜 스트레스를 받습니다. 단점은 낮은 3.2V 배터리 명소 전압은 코발트 도핑 리?? 이온 배터리보다 특산 에너지를 낮게 만듭니다.대부분의 배터리의 경우 낮은 온도가 성능을 감소시키고, 저장 온도가 높아지면 사용 수명이 짧아집니다.리?? 포스파트는 다른 리?? 이온 배터리보다 높은 자기 방출량을 가지고 있습니다., 고품질 배터리 사용이나 첨단 배터리 관리 시스템을 사용하여 보완 할 수있는 노화 및 추가 균형 문제를 일으킬 수 있습니다.하지만 두 가지 방법 모두 배터리 팩의 비용을 증가시킵니다배터리 수명은 제조 과정에서 불순물에 매우 민감하며 물의 도핑을 견딜 수 없습니다.일부 배터리는 최소 50 회로만 사용합니다.9 그림은 리?? 인산의 특성을 요약합니다. 리?? 인산은 일반적으로 납산 시작 배터리 대신 사용됩니다. 네 시리즈 셀은 12.80V를 생산했습니다.전압이 6개의 2V 납-산전지와 비슷한 일련 전압차량은 납 산을 14.40V (2.40V / 배터리) 로 충전하고 충전되어 떠 있습니다.떠있는 충전기의 목적은 완전한 충전 수준을 유지하고 납산 배터리의 황화를 방지하는 것입니다..

리?? 니켈 코발트 알루미나트 (LiNiCoAlO2 또는 NCA) 리?? 니켈 코발트 알루미나트 배터리 (NCA) 는 1999 년부터 사용되었습니다.꽤 좋은 전력과 긴 사용 기간은 NMC와 비슷합니다안전과 비용이 덜 매력적입니다.

리?? 티타나트 (Li4Ti5O12) 리?? 티타나트 아노드 배터리는 1980 년대부터 알려져 있습니다. 리?? 티타나트는 전형적인 리?? 이온 배터리의 아노드의 그래피트를 대체합니다.그리고 물질은 스피넬 구조를 형성합니다.카토드는 리?? 망가네이트 또는 NMC가 될 수 있습니다. 리?? 티타네이트는 2.40V의 명목 배터리 전압을 가지고 있으며 빠르게 충전 할 수 있으며 10C의 높은 배charge 전류를 제공합니다.회전 수 는 기존 리?? 이온 배터리 보다 더 많다고 한다리?? 티타나이트는 안전하며 저온에서 용량의 80%를 달성하는 우수한 배열 특성을 가지고 있습니다. LTO (일반적으로 Li4Ti5O12) 는 0 스트레인지,빠른 충전 및 낮은 온도 충전 중에 SEI 막 형성과 리?? 가전화 현상이 없습니다., 따라서 전통적인 코발트 혼합 리?? 이온 및 그래피트 안오드보다 더 나은 충전 배charge 성능을 가지고 있습니다. 높은 온도에서의 열 안정성 또한 다른 리?? 이온 시스템보다 낫습니다.하지만, 배터리 들 은 비싸다. 특정 에너지 는 낮다, NiCd 와 비교 할 수 있는 65Wh / kg 만. 리?? 티타나트는 2.80V 로 충전 되고 1.80V 로 방출 된다.그림 13은 리?? 티타나트 배터리의 특성을 보여줍니다.. 전형적인 사용은 전기 드라이브 트레인, UPS 및 태양광 거리 조명입니다. NCA는 가장 높은 특정 에너지를 즐깁니다.리?? 망가나트 및 리?? 철포스파트는 뛰어난 특전력 및 열 안정성을 제공합니다.리?? 티타나트는 가장 긴 수명을 가지고 있습니다.