Внедрение трехходовой литиевой аккумуляторной системы

Хорошо известно, что в последние годы, благодаря своей высокой емкости, хорошей стабильности цикла и умеренной стоимости, силовая литиевая батарея, которая используется в качестве материала положительного электрода, постепенно заняла все более важное место в индустрии силовых батарей.

На Шанхайском международном автосалоне в 2015 году доля литий-ионных аккумуляторов в транспортных средствах на новой энергии превысила долю литий-железо-фосфатных аккумуляторов. Большинство отечественных основных автомобильных компаний, включая Geely, Chery, Chang 'an, Zhongtai и China, выпустили новые энергетические модели с тремя аккумуляторными батареями. Например, серия Beiqi EV, Qirui Q, Airuize 3EV, JianghuaiiEV4, Jilidihao 100, включая Chen Yuyun EV и так далее. Так в чем же причина увеличения прочности батарей из тройных материалов?

Как упоминалось в предыдущей статье «Из рук в руки», характеристики литий-ионных батарей в основном зависят от их катодных материалов, а литий-ионные батареи обычно называют в честь катодных материалов. Большинство трехкомпонентных батарей на рынке относятся к литий-ионным батареям с никель-кобальт-марганцем в качестве положительного материала.

Было обнаружено, что соотношение никель-кобальт-марганец в трипольном материале никель-кобальт-марганец можно регулировать в определенном диапазоне, и его характеристики варьируются в зависимости от соотношения никель-кобальт-марганец. Поэтому для дальнейшего снижения содержания дорогостоящих переходных металлов, таких как кобальт-никель, и дальнейшего улучшения характеристик материалов с положительной полярностью, страны по всему миру проделали большую работу по исследованию и разработке тройных материалов никель-кобальт-марганец. Предлагается ряд тройных систем материалов с различным соотношением никель-кобальт-марганец, в том числе системы 333, 523, 811. Некоторые системы успешно достигли промышленного производства и применения.

Структурные характеристики никель-кобальт-марганцевого тройного положительного электрода

Трехкомпонентные никель-кобальт-марганцевые материалы обычно можно выразить как: LiNix Coy MnzO2, где X + Y + Z = 1.

В зависимости от молярного соотношения (отношения X: Y: Z) трех элементов они соответственно называются различными системами, такими как тройной материал, состоящий из молярных соотношений никеля и кобальта-марганца (X: Y: Z) 1: 1: 1, именуется 333; Система с молярным соотношением 5: 2: 3 называется системой 523.

Триплетные материалы Типа 333, Типа 523 и Типа 811 относятся к слоистой структуре каменной соли α-NaFeO2 гексагональной системы.

В тройных никель-кобальт-марганцевых тройных материалах основными валентными состояниями трех элементов являются +2, +3 и +4, соответственно, и никель является основным активным элементом. Реакция и перенос заряда при зарядке следующие:

Положительная реакция: LiMO2- → Li1-xMO2 + xLi + XE-

Отрицательная реакция: nC + xLi + XE- → LixCn

Полная реакция батареи: LiMO2 + nC- → Li1-xMO2 + LixCn

В общем, чем выше содержание активного металлического компонента, тем больше емкость материала, но когда содержание Ni слишком велико, это приведет к тому, что Ni2 + займет позицию Li +, усугубив перемешивание катионов, что приведет к уменьшению в емкости. Co также является активным металлом, но он может играть роль в ингибировании перемешивания катионов, тем самым стабилизируя слоистую структуру материала; Mn не участвует в электрохимических реакциях, обеспечивая безопасность и стабильность при одновременном снижении затрат.

Характеристики различных систем никель-кобальт-марганцевых трехфазных литий-ионных аккумуляторов

Сегодня на рынке представлено множество никель-кобальт-марганцевых тройных системных батарей, например системы 523, 111, 811 и т. Д.

Рынок автомобильных аккумуляторов предъявляет все более строгие требования к плотности энергии. Однако одновременно добыть рыбу и медвежью пальму невозможно. Из рисунка 2 видно, что если вы хотите получить высокую плотность энергии, а также безопасный и стабильный силовой элемент, вы должны увеличить долю Ni и Co в тройном материале. Сопровождается рисками безопасности, вызванными живыми характеристиками Ni, и увеличением затрат из-за нехватки ресурсов Co.

Для каждой системы тройных никель-кобальт-марганцевых батарей также сделайте здесь простое введение.

LiNi 0,5 Co 0,2 Mn 0,302

Трехкомпонентный материал типа 523 является наиболее часто используемым трехкомпонентным материалом в настоящее время, поскольку он имеет более высокую удельную емкость и термическую стабильность, а зрелость и стабильность процесса продолжают расти, а доля на внутреннем рынке быстро увеличивается. Трехкомпонентный материал 523 обеспечивает большой объем и высокую удельную емкость (высокая плотность уплотнения), за которым следует баланс между характеристиками цикла, характеристиками скорости, термической стабильностью и саморазрядом. Как аккумуляторная батарея, она может значительно увеличить срок службы электроинструментов. способность.

LiNi1 / 3Co1 / 3 Mn1 / 302

Трехкомпонентный материал типа 111 обладает такими преимуществами, как энергия, мультипликатор, пригодность для вторичной переработки и безопасность. Однако эффективность первого заряда и разряда материала 111 низкая, и смешение ионов в слое лития влияет на стабильность материала и платформу напряжения разряда. низкий. В настоящее время улучшение плотности вибрации, высоких и низких температур, стабильности цикла и соотношения характеристик материала LiNi1 / 3Co1 / 3 Mn1 / 302 стало горячей точкой в исследовании этого материала. Силовой элемент, изготовленный из тройного материала типа 111, обладает высокой емкостью, округлостью, увеличением, низкотемпературным разрядом, способностью удерживать заряд и характеристиками безопасности, а также может соответствовать требованиям EV и HEV для силовых элементов.

LiNi 0,8 Co0,1 Mn 0,102

811 Этот материал имеет преимущества высокой емкости и низкой цены из-за высокого содержания Ni и низкого содержания Co, но также труднее добиться такой же стабильности, как система 111. Поскольку содержание Ni слишком велико, стоимость его производства также возрастет. Этот материал серии Ni также имеет высокие экологические требования при производстве батарей. Батареи 811 требуют взаимодействия электролита высокого напряжения. Таким образом, процесс производства материалов серии 811 находится в центре внимания текущих исследований. В настоящее время 811 представляет собой материал на основе никеля, который лучше производят в Японии и Южной Корее, например, в Sumitomo и других компаниях Японии. Есть много отечественных производителей, таких как Bangpu и Dahua. Большинство из них находится только в экспериментальной стадии, а масштабы серийного производства еще не сформированы.

2,4 LiNi 0,6 Co 0,2 Mn0,202

Когда содержание Ni выше, чем выше емкость, важность материала постепенно проявляется, когда содержание Ni достигает более 60%. Удельная емкость трехкомпонентной литиевой батареи никель-кобальт-марганец 622 выше, чем у батареи типа 523, граммовая емкость может достигать 160 мА · ч и более, и даже в случае высокого напряжения она может достигать 180 мА, а производительность обработки хорошая. Разработка 622 типов материалов находится в центре внимания текущих промышленных разработок и также очень подходит для аккумуляторов электромобилей с высокой плотностью энергии.

Современное состояние и развитие трехкомпонентных литий-ионных аккумуляторов.

В глобальном масштабе литий-ионные аккумуляторы в настоящее время составляют более 80% мирового рынка литий-ионных аккумуляторов и занимают более 81% рынка аккумуляторов для электромобилей, требующих более высокой мощности и безопасности. В отличие от внутреннего рынка, поставки аккумуляторных батарей на внутреннем рынке достигли 15,7 ГВтч в 2015 году, из которых по-прежнему преобладали литий-железо-фосфатные батареи, составляя почти 69% рынка; Аккумуляторные отгрузки тройных материалов составили 27%. Что касается дальнейшего разделения, то в области легковых автомобилей в типах аккумуляторов преобладают тройные материалы, и объем поставок аккумуляторов достигает 1,93 ГВтч; В области легковых автомобилей он в основном оснащен литий-железо-фосфатными батареями, на которые приходится 84% объема аккумуляторных батарей чисто электрических легковых автомобилей [5] И ...

24 января этого года, министерство промышленности и информационных технологий на тройную батарею «приостановка субсидии» политики, хотя производители тройных литиевых батарей первым хитом, но и на этот рынок наложили определенные ограничения. В настоящее время качество тройных аккумуляторных батарей на отечественных аккумуляторных заводах действительно неравномерно. Стабильность самих тройных материалов ниже, чем у фосфата лития-железа, особенно при сложных технологических требованиях. По соображениям безопасности эта политика «приостановки» также регулирует отрасль и рынок под определенным углом, что является определенной необходимостью.

Однако в области литиевых батарей плотность энергии, низкотемпературные характеристики, характеристики мощности и свойства хранения при высоких температурах превосходят другие материалы, и они, несомненно, станут неотъемлемой силой для материалов положительных электродов литиевых батарей. Ожидается, что у него густые и тонкие волосы!

Страница содержит содержимое машинного перевода.