Compreensão rápida das características e parâmetros de seis baterias de lítio comuns (4/6)

March 11, 2019

Manganato do cobalto do níquel do lítio (LiNiMnCoO2 ou NMC)

Um dos sistemas os mais bem sucedidos do íon do lítio é a combinação do cátodo de cobalto (NMC) do manganês do níquel. Similar ao manganato do lítio, este sistema pode ser personalizado para baterias da energia ou do poder. Por exemplo, o NMC de 18650 baterias sob a carga moderado tem uma capacidade de aproximadamente 2.800 mAh e pode fornecer a corrente de descarga de 4à 5A; quando o mesmo tipo de NMC puder fornecer corrente de descarga contínua de 20A ao aperfeiçoar para o poder específico, sua capacidade é somente 2.000 mAh. os ânodos Silicone-baseados alcançarão mais de 4000 mAh, mas sua capacidade de carga será reduzida e sua vida de ciclo será encurtada. O silicone adicionado à grafite tem defeitos, isto é, o ânodo expande e encolhe com carregamento e descarregamento, que faz a estrutura mecânica do esforço da bateria instável.

O segredo de NMC é a combinação de níquel e de manganês. Similarmente, o sal, os componentes principais de que são o sódio e o cloreto ele mesmo, é tóxico, mas são misturados como sais do tempero e preservativos de alimento. O níquel é famoso para sua energia específica alta, mas sua estabilidade é pobre. A estrutura de spinel do manganês pode conseguir a baixa resistência interna mas a baixa energia específica. Os dois metais ativos complementam-se. 

NMC é a bateria preferida para ferramentas elétricas, bicicletas elétricas e outros sistemas de energia elétrica. O conjunto do cátodo é geralmente um terço de níquel, um terço de manganês e um terço de cobalto, igualmente conhecidos como 1-1-1. Isto fornece uma mistura original que reduza o custo das matérias primas devido a uma redução no índice do cobalto. Uma outra combinação bem sucedida é NCM, que contém cinco cópias do níquel, três cópias do cobalto e duas cópias do manganês (5-3-2). Outras combinações de materiais diferentes do cátodo podem igualmente ser usadas.

Devido ao custo alto do cobalto, os fabricantes da bateria deslocaram do cobalto aos cátodos do níquel. os sistemas Níquel-baseados têm a vida de densidade de energia mais alta, mais barata e mais longa de ciclo do que baterias cobalto-baseadas, mas suas tensões são levemente mais baixas. 

Os eletrólitos e os aditivos novos podem carregar uma única bateria a mais do que 4.4V, assim aumentando o consumo de potência. Figura 7 mostra as características de NMC. 

NMC tem o bom desempenho total e o desempenho excelente na energia específica. Esta bateria é a escolha preferida para veículos elétricos, com a mais baixa taxa do auto-aquecimento.

Devido ao bom desempenho econômico e detalhado do sistema, atenção foi pagado cada vez mais às baterias híbridas do lítio-íon de NMC. Três materiais ativos, níquel, manganês e cobalto, podem facilmente ser misturados para adaptar-se à aplicação larga de sistemas (EES) automotivo e de energia do armazenamento que exige a reciclagem frequente. A diversidade da família de NMC está crescendo. 

breviation: NMC (NCM, CMN, CNM, MNC, MCN similares às combinações diferentes do metal) começou em 2008.

sumário:

escala de funcionamento típica 3.0-4.2V da bateria ou mais altamente

Energia específica (capacidade) 150-220 Wh/kg

(Taxa de C) 0.7-1C de carregamento, carregando a 4.20V, alguns a 4.30V; 3 horas de carregamento típico. A corrente de carregamento acima de 1C encurtará a vida da bateria.

Descarga (taxa) de C 1C; 2C pode ser praticável em alguns núcleos; interrupção 2.50V 

Vida de ciclo 1000-2000 (dependente da profundidade e da temperatura da descarga)

O fugitivo térmico é os 210 graus típico C (410 graus F). A carga alta promove o fugitivo térmico

Bicicletas elétricas, equipamento médico, veículos elétricos, indústria

As anotações fornecem o de alta capacidade e o poder superior. Núcleo misturado. Dado boas-vindas por muitos usos, a parte de mercado está aumentando.