详解钴酸锂离子电池结构及特性

阴极具有分层结构。在放电期间，锂离子从阳极移动到阴极;充电时流量从阴极流向阳极。钴酸锂的缺点是寿命相对较短，热稳定性低和负载能力有限（比功率）。像其他钴混合锂离子电池相同，钴酸锂采用石墨阳极，其循环寿命重要受到固体电解质界面（SEI）的限制，重要表现在SEI膜的逐渐增厚，和快速充电或者低温充电过程的阳极镀锂问题。较新的材料体系新增了镍，锰和/或铝以提高寿命，负载能力和降低成本。

钴酸锂不应以高于容量的电流进行充电和放电。这意味着具有2,400mAh的18650电池只能以小于等于2,400mA充电和放电。强制快速充电或施加高于2400mA的负载会导致过热和超负荷的应力。为获得最佳快速充电，制造商建议充电倍率为0.8C或约2,000mA。电池保护电路将能量单元的充电和放电速率限制在约1C的安全水平。

六角蜘蛛图（图2）总结了与运行相关的具体能量或容量方面的钴酸锂性能；具体功率或供应大电流的能力；安全；在高低温环境下的性能表现；寿命包括日历寿命和循环寿命；成本特性。蜘蛛图中没有显示的其他重要特点还包括毒性，快速充电能力，自放电和保质期。

钴酸锂在高比能量方面表现出色，但在功率特性、安全性和循环寿命方面只能供应一般的性能表现。

汇总表

钴酸锂氧化物：LiCoO2阴极（约60％Co），石墨阳极

短型：LCO或Li-钴。始于1991年以来

电压

标称值为3.60V;典型工作范围3.0-4.2V/电池

比能（容量）

150-200Wh/公斤。特种电池供应高达240Wh/kg。

充电（C率）

0.7-1C，充电至4.20V（大部分电池）；典型充电时长3小时；1C以上的充电电流会缩短电池寿命。

放电（C率）

1C；放电截止电压2.50V。1C以上的放电电流会缩短电池寿命。

循环寿命

500-1000，与放电深度，负荷，温度有关

热失控

150C（302F）。满充状态容易带来热失控

应用

手机，平板电脑，笔记本电脑，相机

注释

非常高的比能量，有限的比功率。钴很昂贵。被用作能量型电池。市场份额稳定。

尖晶石锰酸锂离子电池首次发表于1983年的材料研究报告中。1996年，Moli能源公司将锰酸锂为阴极材料的锂离子电池商业化。该架构形成三维尖晶石结构，可改善电极上的离子流动，从而降低内部电阻并改善电流承载能力。尖晶石的另一个优点是热稳定性高，安全性提高，但循环和日历寿命有限。

低电池内阻可实现快速充电和大电流放电。18650型电芯，锰酸锂离子电池可以在20-30A的电流下放电，并具有适度的热量积累。也可以施加高达50A1秒负载脉冲。在此电流下持续的高负荷会导致热量积聚，电池温度不能超过80C（176F）。锰酸锂用于电动工具，医疗器械，以及混合动力和纯电动汽车。

图4说明在锰酸锂离子电池的阴极上形成三维晶体骨架。该尖晶石结构通常由连接成晶格的菱形形状组成，一般在电池化成后出现。