新型電解質(zhì)和添加劑可以使單只電池充電至4.4V以上，從而提高電量。圖7展示了NMC的特性。

圖7：NMC的蜘蛛圖

NMC具有良好的整體性能，并且在比能量方面表現(xiàn)出色。這種電池是電動(dòng)車(chē)的首選，具有最低的自熱率。

由于該體系經(jīng)濟(jì)性和綜合性能表現(xiàn)均比較好，因此NMC混合鋰離子電池越來(lái)越受到重視。鎳，錳和鈷三種活性材料可輕松混合，以適應(yīng)需要頻繁循環(huán)的汽車(chē)和能源存儲(chǔ)系統(tǒng)(EES)的廣泛應(yīng)用。NMC家族的多樣性正在增長(zhǎng)。

表8： 鋰鎳錳鈷氧化物(NMC)的特性

磷酸鐵鋰(LiFePO 4)

1996年，德克薩斯大學(xué)發(fā)現(xiàn)磷酸鹽可作為再充電鋰電池的陰極材料。磷酸鋰具有良好的電化學(xué)性能和低電阻。這是通過(guò)納米級(jí)磷酸鹽陰極材料實(shí)現(xiàn)的。主要優(yōu)點(diǎn)是高額定電流和長(zhǎng)循環(huán)壽命;良好的熱穩(wěn)定性，增強(qiáng)了安全性和對(duì)濫用的容忍度。

如果長(zhǎng)時(shí)間保持在高電壓下，磷酸鋰對(duì)全部充電條件的耐受性更強(qiáng)，并且比其他鋰離子系統(tǒng)的應(yīng)力更小。缺點(diǎn)是，較低的3.2V電池標(biāo)稱(chēng)電壓使得比能量低于鈷摻雜鋰離子電池。對(duì)于大多數(shù)電池來(lái)說(shuō)，低溫會(huì)降低性能，升高儲(chǔ)存溫度會(huì)縮短使用壽命，磷酸鋰也不例外。磷酸鋰具有比其他鋰離子電池更高的自放電，這可能會(huì)引起老化進(jìn)而帶來(lái)均衡問(wèn)題，雖然可以通過(guò)選用高質(zhì)量的電池或使用先進(jìn)的電池管理系統(tǒng)來(lái)彌補(bǔ)，但這兩種方式都增加了電池組的成本。電池壽命對(duì)制造過(guò)程中的雜質(zhì)非常敏感，不能承受水分的摻雜，由于水分雜質(zhì)的存在有些電池最短壽命只有50個(gè)循環(huán)。圖9總結(jié)了磷酸鋰的屬性。

常用磷酸鋰代替鉛酸起動(dòng)蓄電池。四個(gè)串聯(lián)電池產(chǎn)生12.80V，與六個(gè)2V鉛酸電池串聯(lián)的電壓相似。車(chē)輛將鉛酸充電至14.40V(2.40V/電池)并保持浮充狀態(tài)。浮充的用意在于保持完全充電水平并防止鉛酸電池硫酸化。

通過(guò)串聯(lián)四個(gè)磷酸鋰電池，每個(gè)電池的電壓均為3.60V，這是正確的滿(mǎn)充電電壓。此時(shí)，應(yīng)該斷開(kāi)充電，但駕駛時(shí)繼續(xù)充電。磷酸鋰容忍一些過(guò)度充電; 然而，由于大多數(shù)車(chē)輛在長(zhǎng)途旅行中長(zhǎng)時(shí)間保持電壓在14.40V，可能會(huì)增加磷酸鋰電池的機(jī)械應(yīng)力。時(shí)間會(huì)告訴我們磷酸鋰作為鉛酸電池的替代品能夠承受多長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)充電。低溫也會(huì)降低鋰離子的性能，可能會(huì)影響極端情況下的起動(dòng)能力。

圖9：典型磷酸鋰電池的蜘蛛圖

磷酸鋰具有良好的安全性和長(zhǎng)壽命，比能量適中，自放電能力增強(qiáng)。

表10：磷酸鐵鋰的特性

鎳鈷鋁酸鋰(LiNiCoAlO2或稱(chēng)NCA)

鎳鈷鋁酸鋰電池或NCA自1999年以后被應(yīng)用。它具有較高的比能量，相當(dāng)好的比功率和長(zhǎng)的使用壽命與NMC有相似之處。不太討人喜歡的是安全性和成本。圖11總結(jié)了六個(gè)關(guān)鍵特征。NCA是鋰鎳氧化物的進(jìn)一步發(fā)展;加入鋁賦予電池更好的化學(xué)穩(wěn)定性。

圖11：NCA的蜘蛛圖

高能量和功率密度以及良好的使用壽命使NCA成為EV動(dòng)力系統(tǒng)的候選者。高成本和邊際安全性卻有負(fù)面的影響。

表12：鎳鈷鋁酸鋰的特性

鈦酸鋰(Li4Ti5O12)

自二十世紀(jì)八十年代以來(lái)，鈦酸鋰陽(yáng)極的電池已為人所知。鈦酸鋰代替典型鋰離子電池陽(yáng)極中的石墨，并且材料形成尖晶石結(jié)構(gòu)。陰極可以是錳酸鋰或NMC。鈦酸鋰的標(biāo)稱(chēng)電池電壓為2.40V，可以快速充電，并提供10C的高放電電流。據(jù)說(shuō)循環(huán)次數(shù)高于常規(guī)鋰離子電池的循環(huán)次數(shù)。鈦酸鋰是安全的，具有出色的低溫放電特性，在-30°C(-22°F)時(shí)可獲得80%的容量。

LTO(通常是Li4Ti5 O12)零應(yīng)變，沒(méi)有SEI膜形成和在快速充電和低溫充電時(shí)無(wú)鋰電鍍現(xiàn)象，因而具有優(yōu)于傳統(tǒng)的鈷摻混的Li-離子與石墨陽(yáng)極的充放電性能。高溫下的熱穩(wěn)定性也比其他鋰離子體系好; 然而，電池價(jià)格昂貴。比能量低，只有65Wh/kg，與NiCd相當(dāng)。鈦酸鋰充電至2.80V，放電結(jié)束時(shí)為1.80V。圖13顯示了鈦酸鋰電池的特性。典型用途是電動(dòng)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，UPS和太陽(yáng)能路燈。

圖13：鈦酸鋰蜘蛛圖

鈦酸鋰在安全性，低溫性能和壽命方面表現(xiàn)出色。正在努力提高比能量和降低成本。

表14：鈦酸鋰的特性

圖15比較了基于鉛，鎳和鋰體系的比能。雖然鋰鋁(NCA)通過(guò)比其他系統(tǒng)儲(chǔ)存更多容量而成為明顯的贏家，但它僅適用于特定場(chǎng)景的電源使用。就比功率和熱穩(wěn)定性而言，錳酸鋰(LMO)和磷酸鋰(LFP)優(yōu)異。鈦酸鋰(LTO)的容量可能較低，但它的壽命超過(guò)了其他大多數(shù)電池，并且具有最佳的低溫性能。

圖15：鉛，鎳和鋰基電池的典型比能量

NCA享有最高的比能量; 然而，錳酸鋰和磷酸鐵鋰在比功率和熱穩(wěn)定性方面優(yōu)越。鈦酸鋰具有最好的使用壽命。