Кто будет смеяться в конце концов над битвой за материал катода силовой батареи?

Новости Китайской сети хранения энергии: Транспортные средства на новой энергии - это направление развития автомобилей. Силовые батареи - это сердце автомобилей на новой энергии. Его технический уровень и промышленное развитие имеют большое значение для широкомасштабного применения электромобилей. С увеличением концентрации индустрии аккумуляторных батарей и постепенным совершенствованием технологического пути будущие аккумуляторные батареи будут развиваться в направлении более безопасного, длительного срока службы и более высокой скорости зарядки.

В настоящее время существует множество технических способов изготовления катодных материалов аккумуляторных батарей, в основном на основе фосфата лития-железа, тройных материалов, оксида лития-кобальта и манганата лития. Затем, с непрерывным развитием технологий, какой путь технологии катодных материалов используется в силовой батарее. Является ли эта область более конкурентоспособной?

1, фосфат железа лития

Благодаря высокой безопасности, длительному сроку службы, обильным сырьевым ресурсам и отсутствию загрязнения окружающей среды, фосфат лития-железа был востребован многими производителями аккумуляторных батарей во главе с BYD. Успех китайской технологии литий-фосфата железа неожидан для основных зарубежных производителей аккумуляторных батарей.

У фосфата лития-железа много преимуществ, но недостатки также очевидны. Помимо чрезвычайно низкой производительности цикла при низких температурах, основным недостатком является его низкая проводимость и плотность отводов, а его удельная энергия составляет всего 120 - 150 Вт · ч / кг. Введение субсидий для аккумуляторов в зависимости от плотности энергии может препятствовать разработке литий-железо-фосфатных аккумуляторов, но использование литий-железо-фосфатных аккумуляторов в электрических автобусах незаменимо, и в будущем рынок по-прежнему будет широким.

В настоящее время производители аккумуляторов, использующие фосфат лития и железа, имеют BYD, Beida xianxing, Shenzhen Wotema, Hefei Guoxuan и так далее. В будущем фосфат лития-железа будет развиваться в направлении увеличения плотности энергии. Можно использовать графен, углеродные нанотрубки и другие добавки для увеличения пропускной способности или использовать фосфат лития, марганца и железа для увеличения напряжения, тем самым увеличивая плотность энергии на 15-20%.

2, оксид кобальта лития и никелат лития

Кобальтат лития - первый катодный материал литиевых батарей для коммерческого применения. Первое поколение коммерческих литий-ионных аккумуляторов - это литий-ионно-литиевые аккумуляторы с оксидом кобальта, которые Sony представила на рынке в 1990 году, а затем они широко использовались в потребительских товарах. заявление.

Однако самым большим недостатком оксида лития-кобальта является низкая удельная масса. Теоретический предел составляет 274 мАч / г. По соображениям структурной устойчивости на практике он может достигать только 137 мАч / г. В то же время из-за относительно низких запасов кобальта на Земле стоимость оксида лития-кобальта высока, и его трудно распространять в больших масштабах в области аккумуляторных батарей.

Подобно кобальтату лития, идеальный никелат лития представляет собой гексагональную слоистую структуру типа α -NaFeO2. Теоретическая емкость катодного материала из никелата лития составляет 275 мАч / г, фактическое значение составляет 180-200 мАч / г, а средний потенциал ввода лития составляет около 3,8 В. По сравнению с кобальтатом лития, запасы никеля больше, чем у кобальта, и относительно дешевы. , но никелат лития трудно синтезировать и он имеет плохие характеристики цикла. Никелат лития в чистой фазе нецелесообразен.

3, манганат лития

Манганат лития очень близок к применяемым в настоящее время оксиду лития-кобальта и тройным материалам. Процесс производства аккумуляторов очень развит. Линия по производству аккумуляторных батарей в основном совместима с существующей производственной линией. В частности, Япония и Южная Корея намерены использовать аккумулятор типа 18650 для формирования силового аккумуляторного модуля. Техническая идея упрощает производство литиево-манганатной аккумуляторной батареи.

Самым большим недостатком манганата лития является его плохая способность к циклическому изменению температуры, но он также имеет свои уникальные преимущества по сравнению с фосфатом лития-железа.

(1) Отношение объема к энергии манганата лития лучше, чем фосфата лития-железа.

Емкость манганата лития примерно на 25% ниже, чем у фосфата лития-железа, но его напряжение на 15% выше, чем у фосфата лития-железа, а плотность уплотнения манганата лития примерно на 40% выше. Следовательно, удельная объемная энергия манганата лития выше, чем у фосфата железа. Литий 25 - 30%.

(2) Консистенция манганата лития лучше, чем фосфата лития-железа.

Поскольку продукт на основе манганата лития не содержит углерода, рабочие параметры продукта стабильны, а консистенция очень благоприятна для производства аккумуляторных батарей.

В настоящее время японская Sonny, китайская CITIC Guoan, Suzhou Xingheng и другие компании разрабатывают и производят литиево-манганатные силовые батареи, и в будущем будет хороший рынок для низкоскоростных электромобилей и электромобилей с малым запасом хода.

4, тройные материалы

Тройные материалы в основном включают алюминат никель-кобальт-лития (NCA) и никель-кобальт-манганат (несоответствующие продукты). Среди них NCA - это материал с самой высокой удельной емкостью среди коммерческих катодных материалов.

Алюминат никеля, кобальта, кобальта (NCA)

Поскольку компания и Ni имеют схожую электронную конфигурацию, схожие химические свойства и небольшие различия в размере ионов, никелат лития и кобальтат лития могут быть эквивалентно замещены для образования непрерывного твердого раствора и сохранения слоистой структуры α- NaFeO2, чтобы получить A Более стабильный твердый раствор с высоким содержанием никеля, помимо добавления кобальта, может дополнительно улучшить стабильность и безопасность материала, таким образом образуя тройной материал никель-кобальт-алюминий.

Хотя NCA имеет высокую удельную мощность, ее недостатки также очевидны. Будущая тенденция развития заключается в разработке NCA с высоким содержанием никеля и низким содержанием кобальта для снижения затрат и увеличения мощности; и разработать реальный NCA высокого давления для увеличения объемного отношения; кроме того, процесс нанесения покрытия используется для уменьшения NCA. Чувствительность к влажности.

В настоящее время в Соединенных Штатах Tesla использует батарею питания катодного материала NCA, технология занимает лидирующие позиции. Японский аккумулятор 18650 с комбинацией NCA и кремний-углеродного анода имеет емкость до 3500 мАч и срок службы более 2000 раз. Различные признаки указывают на то, что катодные материалы NCA весьма конкурентоспособны в приложениях для силовых элементов.

Никель-кобальт-манганат (несоответствующий продукт)

Тройной материал никель-кобальт-манганат (несоответствующий продукт) имеет высокую удельную емкость, длительный срок службы, хорошую безопасность и низкую цену. Несомненно, но он также имеет относительно низкую платформу и низкую начальную эффективность заряда и разряда. Недостатки.

В настоящее время никель-лантан-марганцевый манганат (несоответствующий продукт) в основном включает южнокорейскую LG, Zhejiang Weihong Power и Zhuhai Yinlong. В будущем тенденция развития несоответствующих продуктов будет заключаться в основном в производстве трехкомпонентных материалов с низким содержанием кобальта, в основном за счет кобальта. Это дефицитный ресурс. Уменьшение количества может снизить стоимость. Другое направление - разработка слоистого тройного материала с высоким содержанием никеля. Хотя систему с высоким содержанием никеля сложно синтезировать, она склонна к смешиванию лития и никеля, но увеличение содержания никеля может значительно увеличить емкость и высоту в граммах. Никелевая система - один из идеальных материалов для аккумуляторных батарей. Кроме того, несоответствующие продукты также должны обращать внимание на проблему водопоглощения материалов.

На этом этапе некоторые отечественные производители применяют технический способ сочетания тройного неквалифицированного продукта / отрицательного электрода из титаната лития, который позволяет избежать проблемы низкой безопасности и цикличности, вызванной образованием дендритов лития, которые могут существовать в углеродном отрицательном электроде. Батарея питания, производимая этим модулем, обладает характеристиками хорошей безопасности, высокой скоростью заряда-разряда и длительным сроком службы (до 5000-10000 раз), и поэтому привлекла большое внимание в области аккумуляторных батарей.

Подводить итоги

Тенденции политики, рынок аккумуляторных батарей будущего является широким, среднегодовые темпы роста рынка аккумуляторных батарей для новых транспортных средств за три года могут составить около 50%, но вся отрасль аккумуляторных батарей является жестко конкурентной, отраслевая интеграция продолжается, мощность Спрос на рынке аккумуляторов будет и дальше концентрироваться на доминирующих компаниях.

Что касается технических решений, то в настоящее время катодными материалами для коммерческих литий-ионных аккумуляторных батарей являются в основном манганат лития (LMO), фосфат лития-железа (League) и тройные материалы (NMC). Каждый материал имеет свои преимущества и недостатки, а также свои области применения и потребности рынка. Среди них электрические инструменты, вирус гепатита Е и электрические велосипеды являются основными областями применения ЖИО. Автобусы общественного транспорта новой энергии, такси по-прежнему будут преобладать литиевые. В будущем наиболее вероятная ситуация в области аккумуляторных батарей будет заключаться в том, что фосфат лития-железа и тройные материалы будут идти рука об руку.

Страница содержит содержимое машинного перевода.