فهم سريع لخصائص ومسببات بطاريات الليثيوم الست الشائعة (3/6)
March 11, 2019
LiMn 2 O 4
تم الإبلاغ لأول مرة عن بطاريات المنغنيز من سبينيل الليثيوم في عام 1983. في عام 1996 ، قامت شركة مولي إنرجي بتسويق بطاريات أيونات الليثيوم باستخدام المنجنيث الليثيوم كمواد كاثودية. تشكل البنية بنية سبينيل ثلاثية الأبعاد ، والتي يمكنها تحسين تدفق الأيون على القطب ، وبالتالي تقليل المقاومة الداخلية وتحسين القدرة الاستيعابية الحالية. ميزة أخرى من الإسبنيل هي ثباتها وسلامتها الحرارية العالية ، ولكن دورة حياتها وتقويمها محدودة.
يتم تفريغ الطاقة في تيار 20-30 أمبير مع تراكم معتدل للحرارة. يمكن أيضًا استخدام نبضات الحمل التي تصل إلى 50 A1 ثانية. الحمل المستمر العالي في هذا التيار سيؤدي إلى تراكم الحرارة ، ويجب ألا تتجاوز درجة حرارة البطارية 80 درجة مئوية (176 فهرنهايت). يستخدم المنجنيث الليثيوم في الأدوات الكهربائية ، والأجهزة الطبية ، والمركبات الكهربائية الهجينة والصرفة.
يوضح الشكل 4 تشكيل هيكل عظمي بلوري ثلاثي الأبعاد على كاثود بطارية منغنات الليثيوم. تتكون بنية الإسبينيل عادة من شكل معين متصل بالشبيكة ، وعادة ما يحدث بعد تكوين البطاريات.
يتم خلط معظم المنجنيث الليثيوم مع أكسيد الكوبالت الليثيوم نيكل المنجنيز (NMC) لزيادة الطاقة المحددة وإطالة العمر. يحقق هذا المزيج أفضل أداء لكل نظام ، ومعظم السيارات الكهربائية ، مثل Nissan Leaf ، و Chevrolet Volt ، و BMW i3 ، تستخدم LMO (NMC). يمكن أن يصل جزء LMO من البطارية إلى حوالي 30٪ ويوفر تيارًا أعلى في التسارع ، بينما يوفر جزء NMC نطاقًا بعيدًا.
تميل بطاريات Lithium-ion إلى دمج langium manganate مع الكوبالت والنيكل والمنجنيز و / أو الألومنيوم كمواد كاثودية نشطة. في بعض البنى ، يتم إضافة كمية صغيرة من السليكون إلى الأنود. يوفر هذا زيادة في السعة بنسبة 25٪ ؛ ومع ذلك ، مع توسع السليكون وتقلصه أثناء الشحن والتفريغ ، فإنه يؤدي إلى إجهاد ميكانيكي ، والذي يرتبط عادة ارتباطًا وثيقًا بحياة دورة قصيرة.
يمكن اختيار هذه الأنواع الثلاثة من المعادن النشطة والسيليكون التعزيز بسهولة لتحسين طاقة (طاقة) محددة ، طاقة محددة (سعة الحمولة) أو الحياة. تحتاج البطاريات الاستهلاكية إلى سعة كبيرة ، في حين تحتاج التطبيقات الصناعية إلى أنظمة بطاريات ، ذات سعة تحميل جيدة وعمر طويل وتوفر خدمات آمنة وموثوقة.
جدول التلخيص
أكسيد المنجنيث الليثيوم: الكاثود LiMn2O4 ، الأنود الجرافيت.
الاختصار: LMO أو Li-Mn (بنية الإسبنيل) منذ عام 1996
3.70V (3.80V) 3.0-4.2V الجهد 3.70V (3.80V) القيمة الاسمية ؛ نطاق التشغيل النموذجية 3.0-4.2V / بطارية
طاقة محددة (سعة) 100-150 واط / كجم
القيمة النموذجية للسعر (C) هي 0.7-1C ، القيمة القصوى هي 3C ، الشحن إلى 4.20V (معظم البطاريات)
التفريغ (C معدل) 1C. يمكن أن تصل بعض البطاريات إلى 10C ، و 30 C pulse (5s) ، و 2.50 V مقطوعة.
دورة الحياة 300-700 (اعتمادا على عمق التفريغ ودرجة الحرارة)
القيمة النموذجية للهروب الحراري هي 250 درجة مئوية (482 درجة فهرنهايت). ارتفاع تهمة يعزز حر هارب
تطبيق الأدوات الكهربائية ، المعدات الطبية ، نظام نقل الطاقة الكهربائية
ملاحظات: طاقة عالية ولكن قدرة منخفضة ؛ أكثر أمانا من الليثيوم الكوبالت. عادة ما يتم مزجها مع NMC لتحسين الأداء.