解释RELION锂离子化学成分
RELION锂离子电池有很多种，但都有一个共同点——口号“锂离子”。尽管乍一看非常相似，但这些电池的性能各不相同，而且主要是 阴极材料 赋予了它们独特的个性。
除非您是化学家，否则锂离子电池中材料的名称可能会令人困惑。本文通过列出六种最常见的锂离子电池并给出典型用途示例来提供清晰的说明。表中总结了它们的完整化学名称和通俗简称
RELION钴酸锂 (LiCoO2)
RELION锂钴是最流行的消费电池。其高比能量为手机、笔记本电脑和数码相机提供了令人满意的运行时间。该电池由氧化钴正极和石墨碳负极组成。阴极具有层状结构，并且在放电期间锂离子从阳极移动到阴极。充电时流动方向相反。钴酸锂的缺点是寿命相对较短，负载能力（比功率）有限。图 2 说明了该结构。
图2： 锂钴结构
阴极具有层状结构。放电期间，锂离子从阳极移动到阴极；充电时，电流从阳极流向阴极。
RELION钴酸锂不能在高于其额定电流的情况下充放电。这意味着2,400mAh的18650电芯只能以2,400mA的电流充放电。强制快速充电或施加高于 2,400mA 的负载会导致过热和过度压力。为了获得最佳的快速充电效果，制造商建议 C 速率为 0.8C 或 1920mA。强制电池保护电路将充放电速率限制在1C左右的安全水平。
图 3 总结了钴酸锂在比能量或容量方面的性能；特定功率，或提供高电流的能力；安全; 高温和低温下的性能；寿命反映了循环寿命和寿命；和成本。六边形蜘蛛网提供了对电池特性的快速、简单的性能分析。
图 3： 普通锂钴电池快照锂钴电池在高比能量方面表现出色，但仅提供中等比功率、安全性和使用寿命。
RELION锰酸锂 (LiMn2O4)
RELION锰尖晶石中的锂嵌入最早 于 1983 年发表在《材料研究公报》上。1996 年，Moli Energy 将采用锂锰氧化物作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，从而降低内阻并改善电流处理能力。尖晶石的另一个优点是高热稳定性和增强的安全性，但循环寿命和日历寿命有限。
低电池内阻是快速充电和大电流放电的关键。在 18650 封装中，锂锰电池可以在 20-30A 的电流下放电，并产生适度的热量。还可以施加高达 50A 的一秒负载脉冲。在此电流下持续高负载会导致热量积聚，电池温度不能超过 80°C (176°F)。锂锰用于电动工具、医疗器械以及混合动力和电动汽车。
图 4 显示了三维框架中阴极的晶体形成。这种尖晶石结构通常由连接成晶格的钻石形状组成，在最初形成后出现。
图 4：锂锰结构锂锰氧化物的阴极晶体结构具有在初始形成后出现的三维框架结构。尖晶石电阻低，但比能比钴更适中。
与锂钴电池相比，锂锰电池的容量大约低三分之一，但该电池仍比镍基化学电池提供约 50% 的能量。设计灵活性使工程师能够最大限度地提高电池的使用寿命（寿命）、最大负载电流（比功率）或高容量（比能量）。例如，18650电芯的长寿命版本容量适中，为1100mAh；高容量版本为1,500mAh，但使用寿命有所缩短。笔记本电脑制造商可能会选择高容量版本以获得最长的运行时间；作为电动动力系统汽车的制造商，他们会选择具有高比功率并牺牲运行时间的长寿命版本。
图 5 显示了典型锂锰电池的蜘蛛网。在此图表中，所有特性均显示为边缘，但较新的设计在比功率、安全性和使用寿命方面有所改进。
图 5：典型锂锰电池的快照
尽管整体性能中等，但新设计的锂锰电池在比功率、安全性和使用寿命方面有所改进。
RELION磷酸铁锂 (LiFePO4)
1996 年，德克萨斯大学（和其他贡献者）发现磷酸盐可作为可充电锂电池的阴极材料。磷酸锂具有良好的电化学性能和低电阻。这是通过纳米级磷酸盐阴极材料实现的。主要优点是增强安全性、良好的热稳定性、耐滥用、高额定电流和长循环寿命。存放充满电的电池对使用寿命的影响极小。作为权衡，3.3V/cell 的较低电压将比能量降低到略低于锂锰电池。此外，低温会降低性能，升高的存储温度会缩短使用寿命（优于铅酸、镍镉或镍氢电池）。磷酸锂比其他锂离子电池具有更高的自放电率，这可能会导致老化平衡问题。
图 6：典型磷酸锂电池的快照
磷酸锂具有优异的安全性和较长的使用寿命，但比能量适中且自放电较高。
RELION锂镍锰钴氧化物 (LiNiMnCoO2)
领先的电池制造商专注于镍锰钴 (NMC) 正极组合。与锂锰类似，这些系统也可以针对高比能量或高比功率进行定制，但不能同时满足两者。例如，消费用18650电池中的NMC可以调整到2,250mAh，但比功率适中。针对高比功率优化的同一电池中的 NMC 容量仅为 1,500mAh。硅基阳极的容量将达到 4,000mAh；然而，比功率和循环寿命可能会受到影响。
RELION 的秘密在于镍和锰的结合。与此类似的是食盐，其中主要成分钠和氯化物本身有毒，但将它们混合可用作调味盐和食品防腐剂。镍以其比能量高但稳定性低而闻名；锰具有形成尖晶石结构以实现非常低的内阻的优点，但提供较低的比能。将金属结合起来可以发挥各自的优点。
RELION是电动工具和车辆动力系统的首选电池。三分之一镍、三分之一锰和三分之一钴的阴极组合提供了独特的混合物，由于钴含量减少，还降低了原材料成本。取得适当的平衡很重要，制造商对他们的配方严加保密。图 7 显示了 NMC 的特性。
图 7： RELION 快照
RELION具有良好的综合性能，并且在比能量方面表现出色。该电池是电动汽车的首选电池。
锂镍钴铝氧化物（LiNiCoAlO2）
锂镍钴铝氧化物电池（NCA）在消费市场中较少使用，但其高比能量和比功率以及长寿命受到汽车行业的关注。不太值得恭维的是安全性和成本。图 8 显示了针对进一步发展领域的优势。
图 8：NCA 快照
高能量和功率密度以及良好的使用寿命使 NCA 成为电动汽车动力系统的候选者。高成本和边际安全是负面的。
RELION钛酸锂 (Li4Ti5O12)
RELION具有钛酸锂阳极的电池自 20 世纪 80 年代以来就已为人所知。钛酸锂取代了典型锂离子电池阳极中的石墨，该材料形成尖晶石结构。钛酸锂电池的标称电压为 2.40V，可快速充电并提供 10C 的高放电电流，即额定容量的 10 倍。据称循环次数高于普通锂离子电池；该电池安全，具有优异的低温放电特性，在 –30°C (–22°F) 下可获得 80% 的容量。65Wh/kg，比能量较低。钛酸锂充电至2.80V/cell，放电结束1.80V/cell。图9说明了钛酸锂电池的特性。
图 8：NCA 快照
高能量和功率密度以及良好的使用寿命使 NCA 成为电动汽车动力系统的候选者。高成本和边际安全是负面的。
图 10 比较了铅、镍和锂基系统的比能量。虽然锂钴是明显的赢家，因为它能够比其他系统存储更多的容量，但这仅适用于特定的能源。在负载特性和热稳定性方面，锰酸锂和磷酸锂更优越。随着我们转向电动动力系统，安全性和循环寿命将变得比容量更重要。
图 10：铅、镍和锂电池的典型能量密度
锂钴的比能量最高，而锰和磷酸盐在比能量和热稳定性方面更胜一筹。由卡迪克斯提供。
寻找理想电池的竞争从未像今天这样激烈。制造商看到了汽车推进系统以及固定和电网存储应用（也称为负载均衡）的巨大潜力。在撰写本文时，电池行业推测锂锰和/或 NMC 可能是电动动力系统的赢家。
笔者的电池经验大多是在便携式应用中，电池是否适合汽车使用的长期适用性仍是未知数。只有在经历了几代电动动力系统车辆的电池之后，才能清楚地评估循环寿命、性能和长期运营成本，并且更多地了解客户的行为和电池所处的气候条件。
解释RELION锂离子化学成分
RELION锂离子电池有很多种，但都有一个共同点——口号“锂离子”。尽管乍一看非常相似，但这些电池的性能各不相同，而且主要是 阴极材料 赋予了它们独特的个性。
除非您是化学家，否则锂离子电池中材料的名称可能会令人困惑。本文通过列出六种最常见的锂离子电池并给出典型用途示例来提供清晰的说明。表中总结了它们的完整化学名称和通俗简称
RELION钴酸锂 (LiCoO2)
RELION锂钴是最流行的消费电池。其高比能量为手机、笔记本电脑和数码相机提供了令人满意的运行时间。该电池由氧化钴正极和石墨碳负极组成。阴极具有层状结构，并且在放电期间锂离子从阳极移动到阴极。充电时流动方向相反。钴酸锂的缺点是寿命相对较短，负载能力（比功率）有限。图 2 说明了该结构。
图2： 锂钴结构
阴极具有层状结构。放电期间，锂离子从阳极移动到阴极；充电时，电流从阳极流向阴极。
RELION钴酸锂不能在高于其额定电流的情况下充放电。这意味着2,400mAh的18650电芯只能以2,400mA的电流充放电。强制快速充电或施加高于 2,400mA 的负载会导致过热和过度压力。为了获得最佳的快速充电效果，制造商建议 C 速率为 0.8C 或 1920mA。强制电池保护电路将充放电速率限制在1C左右的安全水平。
图 3 总结了钴酸锂在比能量或容量方面的性能；特定功率，或提供高电流的能力；安全; 高温和低温下的性能；寿命反映了循环寿命和寿命；和成本。六边形蜘蛛网提供了对电池特性的快速、简单的性能分析。
图 3： 普通锂钴电池快照锂钴电池在高比能量方面表现出色，但仅提供中等比功率、安全性和使用寿命。
RELION锰酸锂 (LiMn2O4)
RELION锰尖晶石中的锂嵌入最早 于 1983 年发表在《材料研究公报》上。1996 年，Moli Energy 将采用锂锰氧化物作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，从而降低内阻并改善电流处理能力。尖晶石的另一个优点是高热稳定性和增强的安全性，但循环寿命和日历寿命有限。
低电池内阻是快速充电和大电流放电的关键。在 18650 封装中，锂锰电池可以在 20-30A 的电流下放电，并产生适度的热量。还可以施加高达 50A 的一秒负载脉冲。在此电流下持续高负载会导致热量积聚，电池温度不能超过 80°C (176°F)。锂锰用于电动工具、医疗器械以及混合动力和电动汽车。
图 4 显示了三维框架中阴极的晶体形成。这种尖晶石结构通常由连接成晶格的钻石形状组成，在最初形成后出现。
图 4：锂锰结构锂锰氧化物的阴极晶体结构具有在初始形成后出现的三维框架结构。尖晶石电阻低，但比能比钴更适中。
与锂钴电池相比，锂锰电池的容量大约低三分之一，但该电池仍比镍基化学电池提供约 50% 的能量。设计灵活性使工程师能够最大限度地提高电池的使用寿命（寿命）、最大负载电流（比功率）或高容量（比能量）。例如，18650电芯的长寿命版本容量适中，为1100mAh；高容量版本为1,500mAh，但使用寿命有所缩短。笔记本电脑制造商可能会选择高容量版本以获得最长的运行时间；作为电动动力系统汽车的制造商，他们会选择具有高比功率并牺牲运行时间的长寿命版本。
图 5 显示了典型锂锰电池的蜘蛛网。在此图表中，所有特性均显示为边缘，但较新的设计在比功率、安全性和使用寿命方面有所改进。
图 5：典型锂锰电池的快照
尽管整体性能中等，但新设计的锂锰电池在比功率、安全性和使用寿命方面有所改进。
RELION磷酸铁锂 (LiFePO4)
1996 年，德克萨斯大学（和其他贡献者）发现磷酸盐可作为可充电锂电池的阴极材料。磷酸锂具有良好的电化学性能和低电阻。这是通过纳米级磷酸盐阴极材料实现的。主要优点是增强安全性、良好的热稳定性、耐滥用、高额定电流和长循环寿命。存放充满电的电池对使用寿命的影响极小。作为权衡，3.3V/cell 的较低电压将比能量降低到略低于锂锰电池。此外，低温会降低性能，升高的存储温度会缩短使用寿命（优于铅酸、镍镉或镍氢电池）。磷酸锂比其他锂离子电池具有更高的自放电率，这可能会导致老化平衡问题。
图 6：典型磷酸锂电池的快照
磷酸锂具有优异的安全性和较长的使用寿命，但比能量适中且自放电较高。
RELION锂镍锰钴氧化物 (LiNiMnCoO2)
领先的电池制造商专注于镍锰钴 (NMC) 正极组合。与锂锰类似，这些系统也可以针对高比能量或高比功率进行定制，但不能同时满足两者。例如，消费用18650电池中的NMC可以调整到2,250mAh，但比功率适中。针对高比功率优化的同一电池中的 NMC 容量仅为 1,500mAh。硅基阳极的容量将达到 4,000mAh；然而，比功率和循环寿命可能会受到影响。
RELION 的秘密在于镍和锰的结合。与此类似的是食盐，其中主要成分钠和氯化物本身有毒，但将它们混合可用作调味盐和食品防腐剂。镍以其比能量高但稳定性低而闻名；锰具有形成尖晶石结构以实现非常低的内阻的优点，但提供较低的比能。将金属结合起来可以发挥各自的优点。
RELION是电动工具和车辆动力系统的首选电池。三分之一镍、三分之一锰和三分之一钴的阴极组合提供了独特的混合物，由于钴含量减少，还降低了原材料成本。取得适当的平衡很重要，制造商对他们的配方严加保密。图 7 显示了 NMC 的特性。
图 7： RELION 快照
RELION具有良好的综合性能，并且在比能量方面表现出色。该电池是电动汽车的首选电池。
锂镍钴铝氧化物（LiNiCoAlO2）
锂镍钴铝氧化物电池（NCA）在消费市场中较少使用，但其高比能量和比功率以及长寿命受到汽车行业的关注。不太值得恭维的是安全性和成本。图 8 显示了针对进一步发展领域的优势。
图 8：NCA 快照
高能量和功率密度以及良好的使用寿命使 NCA 成为电动汽车动力系统的候选者。高成本和边际安全是负面的。
RELION钛酸锂 (Li4Ti5O12)
RELION具有钛酸锂阳极的电池自 20 世纪 80 年代以来就已为人所知。钛酸锂取代了典型锂离子电池阳极中的石墨，该材料形成尖晶石结构。钛酸锂电池的标称电压为 2.40V，可快速充电并提供 10C 的高放电电流，即额定容量的 10 倍。据称循环次数高于普通锂离子电池；该电池安全，具有优异的低温放电特性，在 –30°C (–22°F) 下可获得 80% 的容量。65Wh/kg，比能量较低。钛酸锂充电至2.80V/cell，放电结束1.80V/cell。图9说明了钛酸锂电池的特性。
图 8：NCA 快照
高能量和功率密度以及良好的使用寿命使 NCA 成为电动汽车动力系统的候选者。高成本和边际安全是负面的。
图 10 比较了铅、镍和锂基系统的比能量。虽然锂钴是明显的赢家，因为它能够比其他系统存储更多的容量，但这仅适用于特定的能源。在负载特性和热稳定性方面，锰酸锂和磷酸锂更优越。随着我们转向电动动力系统，安全性和循环寿命将变得比容量更重要。
图 10：铅、镍和锂电池的典型能量密度
锂钴的比能量最高，而锰和磷酸盐在比能量和热稳定性方面更胜一筹。由卡迪克斯提供。
寻找理想电池的竞争从未像今天这样激烈。制造商看到了汽车推进系统以及固定和电网存储应用（也称为负载均衡）的巨大潜力。在撰写本文时，电池行业推测锂锰和/或 NMC 可能是电动动力系统的赢家。
笔者的电池经验大多是在便携式应用中，电池是否适合汽车使用的长期适用性仍是未知数。只有在经历了几代电动动力系统车辆的电池之后，才能清楚地评估循环寿命、性能和长期运营成本，并且更多地了解客户的行为和电池所处的气候条件。