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。這種電池是電動車的首選，具有最低的自熱率。

由于該體系經(jīng)濟性和綜合性能表現(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)的汽車和能源存儲系統(tǒng)(EES)的廣泛應(yīng)用。NMC家族的多樣性正在增長。

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。這是通過納米級磷酸鹽陰極材料實現(xiàn)的。主要優(yōu)點是高額定電流和長循環(huán)壽命;良好的熱穩(wěn)定性，增強了安全性和對濫用的容忍度。

如果長時間保持在高電壓下，磷酸鋰對全部充電條件的耐受性更強，并且比其他鋰離子系統(tǒng)的應(yīng)力更小。缺點是，較低的3.2V電池標(biāo)稱電壓使得比能量低于鈷摻雜鋰離子電池。對于大多數(shù)電池來說，低溫會降低性能，升高儲存溫度會縮短使用壽命，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，這可能會引起老化進(jìn)而帶來均衡問題，雖然可以通過選用高質(zhì)量的電池或使用先進(jìn)的電池管理系統(tǒng)來彌補，但這兩種方式都增加了電池組的成本。電池壽命對制造過程中的雜質(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蓄電池。四個串聯(lián)電池產(chǎn)生12.80V，與六個2V鉛酸電池串聯(lián)的電壓相似。車輛將鉛酸充電至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。

通過串聯(lián)四個磷酸鋰電池，每個電池的電壓均為3.60V，這是正確的滿充電電壓。此時，應(yīng)該斷開充電，但駕駛時繼續(xù)充電。磷酸鋰容忍一些過度充電; 然而，由于大多數(shù)車輛在長途旅行中長時間保持電壓在14.40V，可能會增加磷酸鋰電池的機械應(yīng)力。時間會告訴我們磷酸鋰作為鉛酸電池的替代品能夠承受多長時間的過充電。低溫也會降低鋰離子的性能，可能會影響極端情況下的起動能力。

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壽命，比能量適中，自放電能力增強。

表10：磷酸鐵鋰的特性

鎳鈷鋁酸鋰(LiNiCoAlO2或稱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，鈦酸鋰陽極的電池已為人所知。鈦酸鋰代替典型鋰離子電池陽極中的石墨，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)時可獲得80%的容量。

LTO(通常是Li4Ti5 O12)零應(yīng)變，沒有SEI膜形成和在快速充電和低溫充電時無鋰電鍍現(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)束時為1.80V。圖13顯示了鈦酸鋰電池的特性。典型用途是電動動力傳動系統(tǒng)，UPS和太陽能路燈。

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)通過比其他系統(tǒng)儲存更多容量而成為明顯的贏家，但它僅適用于特定場景的電源使用。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。