Compreensão rápida das características e parâmetros de seis baterias de lítio comuns (3/6)

March 11, 2019

LiMn2O4

As baterias do manganato do lítio do Spinel foram relatadas primeiramente em 1983. Em 1996, Moli Energia Empresa comercializou baterias do lítio-íon usando o manganato do lítio como o material do cátodo. A estrutura forma uma estrutura de spinel tridimensional, que possa melhorar o fluxo do íon no elétrodo, desse modo reduzindo a resistência interna e melhorando a capacidade de carga atual. Uma outra vantagem do spinel é suas estabilidade térmica e segurança altas, mas sua vida do ciclo e do calendário é limitada.

 

O poder é descarregado na corrente 20-30A com acumulação do calor moderado. A carga pulsa até 50A1 que os segundos podem igualmente ser aplicados. A carga alta contínua nesta corrente conduzirá para aquecer a acumulação, e a temperatura da bateria não deve exceder 80 C (176 F). O manganato do lítio é usado em ferramentas elétricas, em dispositivos médicos, e em veículos elétricos híbridos e puros.

 

Figura 4 ilustra a formação de um esqueleto de cristal tridimensional no cátodo de uma bateria do manganato do lítio. A estrutura de spinel é composta geralmente de uma forma rhombic conectada à estrutura, e ocorre geralmente após a formação de baterias.

 
Figura 4: Estrutura do manganato do lítio. A cristalização do cátodo do manganato do lítio tem uma estrutura de esqueleto tridimensional formada após a formação. O Spinel fornece a baixa resistência mas abaixa a energia específica do que o cobalto do lítio.
 
A capacidade de manganato do lítio é aproximadamente um terço mais baixo do que aquele do cobalto do lítio. A flexibilidade do projeto permite que os coordenadores escolham maximizar a vida da bateria, ou aumentar a corrente da carga máxima (poder específico) ou a capacidade (energia específica). Por exemplo, a versão da longa vida da bateria 18650 tem uma capacidade moderado de somente 1.100 mAh, quando a versão de alta capacidade tiver uma capacidade moderado de 1.500 mAh. Figura 5 mostra um diagrama da aranha de uma bateria típica do manganato do lítio. Estes parâmetros característicos não parecem ideais, mas o projeto novo melhora no poder, na segurança e na vida. As baterias puras do manganato do lítio são já não comuns hoje; são usados somente em situações especiais.
Fig. 5: Diagrama da aranha da bateria pura do manganato do lítio.
Apesar de seu desempenho geral, o projeto novo do manganato do lítio pode melhorar o poder, a segurança e a vida.

A maioria de manganato do lítio é misturado com o óxido do cobalto do manganês do níquel do lítio (NMC) para aumentar a energia específica e para prolongar a vida. Esta combinação traz o melhor desempenho de cada sistema, e a maioria de veículos elétricos, tais como a folha de Nissan, o Chevrolet Volt e o BMW i3, uso LMO (NMC). A peça de LMO da bateria pode alcançar aproximadamente 30% e fornecer uma corrente mais alta na aceleração, quando a peça de NMC fornecer uma longa distância.

 

 

as baterias do Lítio-íon tendem a combinar o manganato do lítio com o cobalto, o níquel, o manganês e/ou o alumínio como materiais ativos do cátodo. Em algumas arquiteturas, uma pequena quantidade de silicone é adicionada ao ânodo. Isto fornece um aumento de capacidade de 25%; contudo, como o silicone expande e encolhe durante o carregamento e o descarregamento, causa o esforço mecânico, que é geralmente estreitamente relacionado à vida de ciclo curto.

 

 

Estes três tipos de metais ativos e de reforço do silicone podem convenientemente ser selecionados para melhorar a energia específica (capacidade), o poder específico (capacidade de carga) ou a vida. As baterias do consumidor precisam a grande capacidade, quando as aplicações industriais precisarem os sistemas de bateria, que têm a boa capacidade de carga, longa vida e proporcionam serviços seguros e seguros.

 

 

Exposição sumária

Óxido do manganato do lítio: LiMn2O4 cátodo, ânodo da grafite;

Abreviatura: LMO ou Li-manganês (estrutura de spinel) desde 1996

(3.80V) 3.0-4.2V valor nominal da tensão 3.70V 3.70V (3.80V); Escala de funcionamento típica 3.0-4.2V/battery

Energia específica (capacidade) 100-150 Wh/kg

(Taxa de C) o valor típico de carregamento é 0.7-1C, valor máximo é 3C, carregando a 4.20V (a maioria de baterias)

Descarga (taxa) de C 1C; Algumas baterias podem alcançar 10C, pulso 30C (5s), interrupção 2.50V.

Vida de ciclo 300-700 (segundo a profundidade da descarga e da temperatura)

O valor típico do fugitivo térmico é 250 graus de C (482 graus de F). A carga alta promove o fugitivo térmico

 Aplicação de ferramentas elétricas, equipamento médico, sistema de transmissão de Electric Power

 Notas: Poder superior mas baixa capacidade; mais seguro do que o cobalto do lítio; misturado geralmente com o NMC para melhorar o desempenho.