第七章：阴极材料

锂离子是一个非常笼统的术语，它指的是各种不同的化学物质，每种化学物质都有非常不同的性能特征。锂离子电池中最常见的化学组合包括：LFP、NMC、LCO、NCA和LMO。而在这五种主要化学物质中，每个电池制造商可能会以不同的组合方式使用它们，以获得不同的性能结果，或者在某些情况下，电池制造商实际上可能会组合不同的化学物质，以便将每种化学物质的不同好处融入到一个电池设计中。

LFP是汽车应用中最常见的化学物质之一，因为它具有高功率能力和相对较低的成本。这意味着它可以接受再生制动充电，并且可以非常快速地提供加速放电。LFP被频繁使用的另一个原因是它的成本相对较低。相对于锂离子电池中使用的其他一些更稀有的材料，磷酸铁是相当普遍和低成本的。LFP获得高水平使用的另一个原因是，它被认为是一种比其他化学物质“更安全”的化学物质。然而，这在某种程度上是不准确的。所有的锂离子化学物质都有类似的失效模式；问题只是它们在什么温度下失效。在这种情况下，由于LFP具有比市场上其他化学物质更低的能量密度，这意味着在发生故障时可以释放的能量更少。然而，公平地说，LFP更能容忍滥用条件，如电池过度充电和高温。

随着量产型电动汽车的推出，锂NMC化学品因其更高的能量密度和更高的电压而开始获得强大的立足点。根据材料组合的不同，如果化学物质中钴的比例高于锰，有时也被称为镍钴锰（NCM）。NMC电池的标称电压相对较高，每个电池约3.6-3.8V，是目前生产电池中能量密度最高的电池之一，在生产应用中，能量密度在140至180Wh/kg之间，某些化学物质的能量密度超过200Wh/kg。

LCO最常用于手持式电子产品，如手机、相机和笔记本电脑。虽然LCO通常提供较高的能量密度和较长的循环寿命，但它与其他化学物质相比，它在高温下不太稳定，而且反应性更强。这意味着在大约130°C以上，电池将进入热失控阶段，比其他锂离子化学物质的温度更低。由于这个原因，LCO在大型应用中没有广泛使用，但在小型消费电子产品中继续使用，实际上已经被一些汽车制造商彻底拒绝。LCO也是一种成本较高的化学方法，因为它含有大量的钴，这是一种相对珍贵的材料。

NCA经常用于便携式电源应用，但由于其高功率，正在评估汽车应用，然而，它确实有一些缺点，使其无法在汽车领域获得立足点-高成本和低安全性。

最后，LMO提供高能量和高功率，然而，它的循环寿命较短，因此，它是一种合适的化学物质，用于便携式电源应用，你想要长时间的运行，但不一定在汽车应用，你想要长寿命。