منحنيات الجهد والسعة

كيف يتغير جهد كل قطب وهو يقدّم سعته، وكيف يؤدي المعدل الأسرع (معدل C) إلى تقصير المنحنى وخفضه. ‏1C تعني تفريغًا كاملًا في ساعة واحدة، و10C في ست دقائق.

2.53.03.54.0050100150السعة النوعية (mAh/g)الجهد (V مقابل Li/Li⁺)

نموذج تخطيطي، لا بيانات مقيسة. يتبع شكل المنحنيات نوعيًا ملامح الجهد المنشورة؛ وأثر المعدل نموذج بسيط لفقدان السعة والاستقطاب، الغرض منه إظهار الاتجاه: كلما كان المعدل أسرع، كان منحنى التفريغ أقصر وأدنى.

الأرقام الأساسية

الجهود والسعات العملية قيم نموذجية من الأدبيات العلمية؛ أما السعات النظرية فمحسوبة من الصيغة Q = nF / (3.6 M). وتُعطى الطاقة النوعية على مستوى المادة مقابل قطب مقابل فلزي (Q × V): وهي أقل في الخلية الكاملة.

المادةمتوسط الجهدالنظريةالعملية النموذجيةالنموذج عند C/10الطاقة النوعيةعمر الدورات
LCOLiCoO₂≈3.8 V[32, 33, 34]274 mAh/g≈140–150 mAh/g148 mAh/g≈560 Wh/kgجيد إذا توقف الشحن عند نحو 4.2 V؛ ويتدهور أسرع مع جهود قطع أعلى.
NMC111LiNi₁/₃Mn₁/₃Co₁/₃O₂≈3.7 V[32, 37]278 mAh/g⁦150 mAh/g (3.5–4.2 V)⁩؛ و⁦200 mAh/g⁩ حتى ⁦5.0 V⁩149 mAh/g≈560 Wh/kgجيد؛ خيار شائع لخلايا السيارات الكهربائية طويلة العمر.
NMC811LiNi₀.₈Mn₀.₁Co₀.₁O₂≈3.7 V[38, 39]276 mAh/g≈200 mAh/g199 mAh/g≈740 Wh/kgيحتفظ بأكثر من 95 % من السعة بعد 100 دورة في نصف خلية؛ وتتدهور الأصناف الأغنى بالنيكل أسرع.
NCALiNi₀.₈Co₀.₁₅Al₀.₀₅O₂≈3.7 V[32]279 mAh/g≈199 mAh/g198 mAh/g≈740 Wh/kgجيد، لكنه حساس لدرجات الحرارة المرتفعة والدورات العميقة.
LFPLiFePO₄≈3.4–3.5 V (مسطّح)[32, 35]170 mAh/g≈160–165 mAh/g165 mAh/g≈570 Wh/kgطويل جدًا؛ الأطول عمرًا بين الكاثودات الشائعة.
LMOLiMn₂O₄≈4.1 V[32, 36, 55]148 mAh/g≈120 mAh/g120 mAh/g≈490 Wh/kgمتوسط؛ يذوب المنغنيز عند درجات الحرارة المرتفعة ويسمّم الأنود.