Материал катода аккумуляторной батареи: богатая литием марганцевая основа

В настоящее время аккумулятором горячей энергии в автомобильной промышленности новой энергии является литий-железо-фосфатный аккумулятор и трехкомпонентный аккумулятор, а аккумулятор на основе марганца с высоким содержанием лития, который, как ожидается, будет иметь высокий уровень, все еще не теплый. Ресурсная сеть электромобилей была проинформирована о том, что в 310-й серии объявлений о новых автомобилях, объявленных Министерством промышленности и информационных технологий в июле, литиевые батареи на основе марганца появились в списке поддержки, который был предоставлен Zhejiang Youyou Power. Поддерживающей моделью была компания Jiangsu Luzhou Zhouxin Energy Vehicle Co., Ltd. Производство местного наземного электрического фургона RQ5026XXYEVZ1 и нового японского полностью электрического фургона-транспортера XRF5032XXYBEV производства компании Xinri (Wuxi) Development Co., Ltd. время в Китае и мире.

Неограниченное количество богатой литием марганцевой основы

Китай придает большое значение автомобильной промышленности на новых источниках энергии и относит автомобили на новых источниках энергии к одной из семи стратегически развивающихся отраслей. Для транспортных средств на новой энергии, независимо от политики поддержки страны, ключевым фактором, определяющим их развитие, по-прежнему остается удовлетворение потребностей потребителей. В настоящее время из-за уровня технологии аккумуляторных батарей большинство коммерческих электромобилей все еще имеют низкий запас хода. Потребители серьезно обеспокоены «пробегом», и их желание покупать не так сильно. Согласно ресурсной сети электромобилей, чистый электромобиль имеет срок службы батареи 320 километров, что может удовлетворить потребности большинства потребителей. Время автономной работы достигает 600 километров, что близко к запасу хода топливного бака, залитого маслом, чтобы избавить потребителя от «беспокойства о пробеге». ". Таким образом, разработка нового поколения аккумуляторных батарей с высокой плотностью энергии является неизбежным требованием и тенденцией для будущего развития аккумуляторных батарей.

Что касается технологий современной отрасли, то технология уменьшения массы неактивного материала батареи для увеличения удельной энергии силовой батареи достигла своего пика. Более эффективно увеличить плотность энергии аккумуляторной батареи, используя положительные и отрицательные материалы с более высокой плотностью энергии. . Согласно ресурсной сети электромобилей, среди известных катодных материалов катодный материал на основе марганца с высоким содержанием лития имеет удельную разрядную емкость до 300 мАч / г, что является удельной емкостью разряда катодных материалов, таких как фосфат лития-железа. и коммерциализированные тройные материалы. Вдвое, он очень подходит для нового поколения катодного материала литиевой батареи с высокой плотностью энергии. Материалы на основе марганца с высоким содержанием лития обладают такими преимуществами, как низкая стоимость, высокая емкость, нетоксичность и т. Д., И используются в качестве материалов положительных электродов для удовлетворения требований к силовым батареям в электромобилях и других областях. После решения связанных технических проблем катодный материал на основе марганца с высоким содержанием лития имеет абсолютное преимущество в виде удельной емкости разряда, что будет полезно для широкомасштабного продвижения электромобилей.

Литиевый метод синтеза на основе марганца и существующие проблемы

Катодные материалы на основе марганца с высоким содержанием лития в основном имеют следующие методы синтеза:

Во-первых, метод соосаждения, метод соосаждения заключается в однородном смешивании нескольких ионов переходных металлов на атомном уровне, и морфология образца позволяет легко сформировать правильную сферу, а распределение частиц по размерам является однородным.

Во-вторых, золь-гель метод, синтезированный с помощью этого метода обогащенный литием марганец, имеет относительно хорошие электрохимические характеристики, но морфологию продукта трудно контролировать, и часто требуется расходовать большое количество дорогой органической кислоты. или алкоголь, а стоимость высока.

В-третьих, твердофазный метод, твердофазный метод требует хорошего перемешивания исходных материалов и необходимо обеспечить достаточную диффузию нескольких ионов переходных металлов в процессе прокаливания.

Катодный материал на основе марганца с высоким содержанием лития обладает абсолютным преимуществом в отношении удельной разрядной емкости, но еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем его можно будет применить в силовой батарее, поскольку он имеет следующие технические проблемы:

Во-первых, необратимая емкость первого цикла относительно велика. Исследования показали, что его первая кулоновская эффективность обычно составляет 75%, а после модификации она может достигать около 88%. Это связано с тем, что при первой зарядке более 4,5 В O2- в кристаллической решетке сопровождается переходом Li + в Li? В форме O, чтобы поддерживать баланс заряда, ионы переходных металлов в поверхностном слое мигрируют в объемную фазу, занимая октаэдрическое положение, оставленное Li +, что приводит к неспособности Li + полностью восстанавливаться во время разряд, приводящий к необратимой потере емкости. Поэтому при проектировании аккумуляторной промышленности предприятия должны учитывать эффективность первого использования положительного электрода и избегать образования дендритов металлического лития из-за недостаточной конструкции отрицательного электрода.

Во-вторых, платформа напряжения не работает, и стабильность цикла плохая. Из-за миграции ионов Mn в вакансии лития в слое лития во время зарядки и разрядки слоистая структура материала постепенно трансформируется в шпинелеподобную фазу. Кроме того, из-за высокого рабочего диапазона напряжения материала полный диапазон напряжения батареи должен быть установлен на уровне 2,0 ~ 4,7 В, и большинство имеющихся в продаже электролитов по-прежнему не могут удовлетворить потребности. Обычно окно напряжения во время циклического испытания устанавливается на уровне от 2,5 до 4,5 В, что ограничивает преимущество высокой удельной энергии материала положительного электрода на основе марганца с высоким содержанием лития. Следовательно, катодный материал на основе марганца с высоким содержанием лития необходимо модифицировать путем нанесения покрытия на поверхность, легирования объемной фазой, нанокристаллизации частиц и т.п. Кроме того, также используется соответствующий электролит высокого давления.

В-третьих, характеристики хранения и покрытия относительно низки. Характеристики хранения - ключевой фактор, влияющий на практическое использование катодного материала. В процессе производства, хранения, транспортировки и изготовления батарей физические и химические свойства катодного материала должны быть стабильными. Связанные исследования показали, что, поскольку материал положительного электрода на основе марганца с высоким содержанием лития имеет большую щелочность и шероховатую поверхность, он легче впитывает влагу, чем материал положительного электрода, такой как кобальтат лития. Следовательно, в процессе подготовки аккумуляторной батареи необходимо строго контролировать влажность, чтобы избежать нанесения покрытия, таких проблем, как снижение адгезии во время процесса и вздутие аккумулятора.

Хотя по-прежнему существуют различные проблемы при разработке богатой литием марганцевой основы, на этот раз можно сказать, что первый матч позволит нам увидеть начало коммерциализации богатого литием марганца, сможет ли богатый литием марганец стать мейнстримом. катодный материал в будущем, мы с нетерпением ждем этого.

Страница содержит содержимое машинного перевода.