Положительный вывод 811 аккумуляторной батареи собирается заменить 622?

В соответствии с текущей политикой и рыночным спросом вся производственная цепочка будет идти по более высокому никелевому пути, материал тройного катода литий-ионной батареи LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 (далее NCM811) имеет высокую обратимую удельную мощность и преимущества низкой стоимости. , широкие перспективы применения, рассматривается как лучший выбор для следующего поколения катодных материалов с высокой удельной энергией. Однако сможет ли материал NCM811 в следующем 2019 году действительно обойти NCM622 и быстро доминировать в области положительных выводов аккумуляторных батарей? Согласно многолетнему опыту автора в разработке и применении тройных материалов с высоким содержанием никеля, причины анализируются по следующим пунктам:

1. Структурные характеристики определяют термическую стабильность и недостаток цикла.

Материал NCM811 по природе ближе к LiNiO2 и может рассматриваться как легированный модифицированный продукт LiNiO2. Он имеет ту же слоистую структуру каменной соли α-NaFeO2, что и LiCoO2, принадлежащий к гексагональной кристаллической системе, пространственной точечной группе и слоистому внедренному составному оксиду лития. В кристалле Li находится в позиции 3a, O находится в позиции 6c, а переходный металл Co находится в позиции 3b. Средняя валентность Ni составляет +3, присутствует определенная доля Ni2 +, Co составляет +3, а Mn составляет +4. Из-за высокого содержания Ni в материале NCM811 недостатки более значительны. Во-первых, смешение катионов более серьезное, Ni2 + по-прежнему занимает позицию Li, а во-вторых, Ni + не полностью восстанавливается во время разряда, который легко вступает в реакцию с электролитом, что влияет на удельную емкость материала и характеристики цикла. Кроме того, окисление Ni2 + является неполным, и на поверхности легко образуется слой NiO, который препятствует миграции ионов Li. Следовательно, вышеуказанные причины могут привести к низкой начальной эффективности заряда и разряда, быстрому спаду цикла и плохой производительности. , во многом ограничивало его масштабное применение.

Электрохимические и термические свойства в зависимости от содержания Ni, было обнаружено, что электрохимические свойства и безопасность в основном зависят от микроструктуры (морфологическая и объемная стабильность структуры) и физико-химических свойств (коэффициент диффузии Li +, электронная проводимость, коэффициент объемного расширения и химическая стабильность) Сексуальность). увеличение содержания Ni приводит к увеличению емкости, термическая стабильность продолжает снижаться и ускоряет износ, серьезно влияя на безопасность элемента. При дальнейшей зарядке аккумулятора до 4,3 В результаты эксперимента DSC показывают, что с увеличением Ni температура разложения постепенно снижается, тепловыделение увеличивается, термическая стабильность материала плохая, и, кроме того, Li, который является высвобождаемый при том же потенциале выше, чем низкий. Никелевый тройной катодный материал имеет высокое содержание Ni4 +, имеет высокую восстанавливаемость и склонен к реакции окисления, тем самым окисляя электролит, выделяя газ и разрушая кристаллическую структуру материала. что приводит к ухудшению устойчивости.

Но и др. Изучили электрохимические свойства никель-кобальт-марганцевых материалов в различных пропорциях тройных катодных материалов. Исследования показали, что окислительно-восстановительные пики материалов с низким содержанием никеля очень стабильны во время цикла, а окислительно-восстановительные пики увеличиваются с увеличением содержания Ni. Материал серии NCM811 был подвергнут 100 циклическим циклам, и напряжение пика окисления было сдвинуто с 3,62 В до 3,76 В. Кривая дифференциального напряжения на рисунке ниже показывает, что структура меняется с H2 на H3, что приводит к объемной усадке, что напрямую приводит к снижению ее емкости. В настоящее время клеточный цикл образца продукта NCM811 в тесте все еще меньше 1500 раз. В некоторой степени проблема материала NCM811 в производстве материалов все еще не решена.

2. Химические свойства определяют трудности обработки.

Сложность процесса в основном связана с серьезным перемешиванием катионов, вызванным высоким содержанием Ni в самом материале, вызывающим осаждение лития с образованием растворимых солей, таких как карбонат лития и гидроксид лития на поверхности материала, так что Значение pH материала щелочное, в рецептуре. При этом легко впитывается вода и образуется желе, которое влияет на покрытие, плохо контролирует влажность и трудно поддается обработке.

С другой стороны, эта химическая реакция поглощения воды необратима. По мере того, как поверхностный литий расходуется, это дополнительно вызывает осаждение большего количества лития, тем самым разрушая структуру материала, вызывая необратимый фазовый переход материала и влияя на характеристики позднего цикла батареи. Исследовательское сообщество в настоящее время пытается предотвратить дальнейшее осаждение осажденного лития с помощью покрытия поверхности, такого как поверхностная пассивация Li2ZrO3 на поверхности материала, или попытки укрепить структуру материала с помощью катионного легирования, но эти методы все еще остаются незрелыми. отрасли, даже некоторые компании улучшаются в этом отношении, но их все еще нельзя устранить.

3. Технология несовершенна, что приводит к медленному высвобождению емкости.

В настоящее время исследование данных отечественных основных производителей тройной продукции Rongbai, Dangsheng, Shanshan и Bamo показывает, что в 2018-2019 годах ожидается, что производственная мощность составит 40 000 тонн, что намного ниже, чем текущая производственная мощность NCM523 и NCM622. Ожидается, что это произойдет не раньше 2020 года. При мощности в 64 000 тонн поставщики материалов более осторожны в этом ответе, а производственные мощности ниже.

Заключение

Хотя богатый никелем материал NCM811 имеет преимущества высокой емкости и низкой цены, из-за его короткой структуры, такой как структура и химические свойства, его цикл, термическая стабильность, безопасность и другие проблемы требуют дальнейшей оптимизации и стабилизации, а ячейка производитель представляет NCM811 одновременно. Его тоже нужно всесторонне оценить, и нельзя быть слепо предприимчивым! Продвижение и применение материалов NCM811 с высоким содержанием никеля требует систематического решения, не только инновационных материалов, но и прикладной стороны (полевой процесс, структура продукта, экологический контроль, BMS и т. Д.) Иметь глубокое понимание материала, Чтобы развить сильные стороны и избежать слабых сторон, полностью используйте преимущества NCM811.

Страница содержит содержимое машинного перевода.