Lítiové akumulátory podľa chemického zloženia LiCoO2,LiMn2O4,LiFePO4,NMC,NCA,Li4Ti5O12

Na batteryuniverzity.com som našiel dobrý článok o typoch lítiových akumulátoroch,docela je v tom guláš  viz info nižšie.

Lithium oxid kobaltu (LiCoO2)

Li-kobalt je najpopulárnejšie zloženie pre spotrebné batérie. Jeho vysoká kapacita poskytuje dostatok energie pre mobilné telefóny, notebooky a digitálne fotoaparáty. Batéria sa skladá z katódy oxidu kobaltu a oxidu grafitu anódy. Katóda má vrstvenú štruktúru a pri lítiové ióny sa pohybujú od anódy ku katóde. Tok sa pri nabíjaní obracia. Nevýhodou Li-kobalt je relatívne krátka životnosť a obmedzené možnosti zaťaženia tj kapacita pod záťažou a schopnosť dodávať vysoký prúd.

 

Li-kobalt nedá nabiť a vybiť na prúdom vyšším ako je jeho 1C  rating. To znamená, že 18.650 batéria s 2,400m Ah kapacitou možno nabiť a vybiť len prúdom 2400 mA. Rýchle nabíjanie a prekračovanie tohoto limitu (aj samotný limit je považovaný za príliš veľa)  spôsobuje prehriatie a neprimeranú záťaž. Pre optimálne rýchle nabitie, výrobcovia doporučujú C-rating najviac 0.8C alebo 1920mA. Povinný je tiež ochranný obvod akumulátora obmedzuje nabíjanie a vybíjanie rýchlosť na bezpečnú úroveň asi 1C.

 

Lítium Mangán Oxide (LiMn2O4)

Prvé zmienky o tejto štruktúre sa  objavili už v roku 1983.V roku 1996, spoločnosť Moli Energy začala predávať Li-ion články s  lítium mangán oxidom ako materiálom pre katódy. Architektúra tvorí trojrozmernú spinelovu štruktúru, ktorá zlepšuje tok iónov na elektródy, čo má za následok nižší vnútorný odpor . Ďalšou výhodou „spinely“ je vysoká tepelná stabilita a vyššia bezpečnosť, ale počet nabíjacích cyklov a kalendárna životnosť je obmedzená.

Článok s nízkym vnútorným odporom  je kľúčom k rýchlemu nabíjaniu a vysokým vybíjacím prúdom .18650 články Li-mangánových batérií môžu dodávať prúdy 20-30A s miernym tepelným nahromadením. Je tiež možné použiť jedno sekundové pulzy až 50A. Kontinuálne vysoké zaťaženie pri takomto prúde by mohlo spôsobiť nárast tepla a teplota článkov nesmie prekročiť 80 ° C (176 ° F). Li-mangán sa používa pre elektrické náradie, lekárske nástroje, rovnako ako hybridné a elektrické vozidlá.
Li-mangán má kapacitu, ktorá je zhruba o tretinu nižšia v porovnaní s Li-kobalt, ale batéria stále ponúka o 50 percent viac energie, než batéria na báze niklu. Dizajn flexibilita umožňuje inžinierom maximalizovať batériu pre životnosť, pre maximálne prúdové zaťaženie (merný výkon), alebo pre vysokú kapacitu. Napríklad,verzie s dlhou životnosťou 18650 bunky májú kapacitu 1100mAh; verzie s vysokou kapacitou majú cca 1,500mAh, ale majú nižšiu životnosť. Výrobcovia notebookov by pravdepodobne si vybrali  verziu s vysokou kapacitou pre maximálnu dĺžku behu; výrobca elektrického náradia by mal staviť na dlhú životnosť s vysokým  výkonom.

 

 

Lítium železo fosfát (LiFePO4)

V roku 1996,na  Universite of Texas (a spolu s daľšími výskumníkmi) uviedli fosfát ako katódový materiál pre lítiové batérie. Li-fosfát ponúka dobrý elektrochemický výkon s ​​nízkym odporom.

Hlavné výhody sú väčšia bezpečnosť, dobrá tepelná stabilita, vyššia tolerancia k „zlému zachádzaniu“, vysoká prúdová zaťažiteľnosť a dlhá životnosť. Skladovanie  plne nabitej batérie má minimálny vplyv na životnosť. No však ako protihodnota je znížené napätie na článkoch  3.3V /článok čiže celková dodávaná energia je o niečo nižšia ako pri článkoch Li-Mangán.

Okrem toho, nízke  teploty znižujú výkon a zvýšená teplota skladovania zasa skracuje životnosť (lepšia než olovenné NiCd alebo NiMH). Li-fosfát má vyššie samovybíjanie ako ostatné lítium-iónové batérie.

Obrázok  sumarizuje atribúty Li-fosfátu.

 

Lítium Nikel Mangán Oxidu Kobaltu (LiNiMnCoO2)

Poprední výrobcovia batérií sa zamerali v katódach na kombináciu niklu, mangánu a kobaltu (NMC). Podobne ako u Li-mangánových článkoch , články NMC môžu byť navrhnuté tak, mali bud vysokú kapacitu alebo vysoký výkon pod záťažou,no však nie obe.

Napríklad NMC v 18650 články na bežné použitie môžu mať kapacitu 2,250mAh, ale výkon pod záťažou je mierny. NMC v rovnakom článku môžu byť optimalizované pre vysoký výkon no však kapacitu majú len 1,500mAh. Na báze kremíkovej anóde sa bude môcť  ísť s kapacitou do 4,000mAh , kapacita a životnosť môže  byť nižšia

Tajomstvo NMC spočíva v kombinovaní niklu a mangán. Nikel je známy pre svoju vysokú kapacitu , ale má nízku stabilitu; mangán má výhodu vytvorenia spinelovej štruktúry a dosiahnuť  tak veľmi nízky vnútorný odpor, no však má nízku kapacitu. Kombinácia týchto kovov prináša to najlepšie v každého z nich.

NMC je dobrá batéria pre náradie a elektromobilitu. Katódu tvorí kombinácia jedna tretina niklu, jedna tretina mangánu a jedna tretina kobaltu je to jedinečná kombinácia, ktorá tiež znižuje cenu surovín v dôsledku zníženia obsahu kobaltu. Dosiahnutie správnej zmesy  je  veľmi dôležité a výrobcovia   tieto informácie udržujú v tajnosti.

 

Lítium nikel kobalt oxid hlinitý (LiNiCoAlO2)

Batéria (LiNiCoAlO2), alebo NCA, je menej  používaná  v bežnom spotrebiteľskom trhu, ale pre vysokú kapacitu a tiež kapacitu pod záťažou , a  dlhú životnosť, si táto technológia  získala pozornosť automobilového priemyslu , no však menej lichotivé výsledky sú v oblasti ceny a bezpečnosti .

Lítium Titan (Li4Ti5O12)

Batérie s lítium titanovými anódy boli známe už od roku 1980. Li-titan nahráda za grafit v anóde v typickej lítium-iónovéj batérii . Li-titanová batéria má nominálne napätie článku na 2.40V, môže byť rýchlo nabitá a poskytuje vysoký vybíjací prúd 10C, tj 10 násobok menovitej kapacity.Počet cyklov  je vyšší ako u klasickej Li-ion; batérie je bezpečná, má vynikajúce vlastnosti , pri vybíjaní v nízkych teplotách má stále 80 percent kapacity (pri teplote -30 ° C ). Na má však nízku kapacitu 65Wh / kg,a vysoké výrobné náklady.

 

Moje záverečné zhodnotenie:

Článok by mal urobiť jasno , ľudom ktorí sa chystajú o vyskladanie vlastnej batérie alebo sa rozhodujú pri kúpe celej batérie, overené sú staré dobré lifepo4, tiež LiPo Batérie ktoré využíva sú dobré čo sa týka ekonomie váhy  výkonu a tiež životnosti.

Problém je trochu v tom ak by niekto chcel vyskladať batériu zo šulcov 18650 .. zvoliť NCA alebo NMC no tu je rozpor pôvodne som si myslel že batéria s najvyššou kapacitou bude mať veľmi dobrý výkon pod záťažou a životnosť lebo sa nebude namáhať , no po týchto informáciach to nieje také jednoznačné…Batéria ktorá má nižšiu kapacitu môže mať vyšiu životnosť aj dodávať vyšší výkon ,ako batéria s vyššou kapacitou, všetko ukážu asi len užívateľské skúsenosti , ktoré budú dlhodobé, nevidel som testy na životnosť iba výkon a kapacitu.Dôvod prečo to riešim je vyskladanie  batérie na elektrobicykel ktorá dodá požadovaný prúd max 20A  kontinuálne (špičku neriešim) predstava je 48V 10-12Ah za 350 eur vrátane bms a nabíjačky , samozrejme batéria musí zvládať dobre prúd (aby veľmi  neklesalo napätie) a životnosť skrátka musí byť.. na jeden rok sa to robiť neoplatí  ,800 cyklov a viac