Литий-кобальтовый аккумулятор (LCO) - Производитель LiCoO2

1) Обзор литий-кобальто-оксидных батарей

Литиевая кобальто-кислотная батарея имеет платформу с высокой степенью разряда, высокую удельную емкость, стабильную производительность продукта и хорошую производительность цикла, но ее характеристики безопасности низки. Стоимость очень высока, он в основном используется для аккумуляторов среднего и малого типа, который широко используется в мобильных телефонах, портативных компьютерах, камерах, камерах, электромобилях, накопителях солнечной энергии, источниках питания ИБП, медицинском оборудовании, космосе и других областях. . Номинальное напряжение 3,7 В.

Оксид лития-кобальта, LiCoO2 (LCO), представляет собой неорганическое соединение, обычно используемое в качестве анодного материала для литий-ионных батарей.

LiCoO2 в основном использует процесс жидкофазного синтеза катодного материала литий-ионной вторичной батареи со слоистой структурой в нынешних коммерческих литий-ионных батареях (литий-кобальтовая кислота). В качестве растворителя используется водный раствор поливинилового спирта (ПВС) или полиэтиленгликоля (ПЭГ). Соли лития и кобальта растворяются в растворе ПВС или ПЭГ, перемешивая раствор после нагревания, затем они концентрируются с образованием геля. После нагревания и разложения прокалите гелеобразование при высокой температуре, спекайте, измельчите и просейте, затем вы можете получить порошок лития кобальтовой кислоты.

1.Как работает литий-кобальтоксидный аккумулятор

Литий-кобальтооксидная батарея в основном полагается на интеркаляцию и дезинтеркаляцию ионов лития между анодом и катодом для сохранения и высвобождения энергии.

Во время зарядки во внешнем электрическом поле литиевые элементы в молекулах LiCoO2 материала анода становятся ионами лития с положительным зарядом, которые перемещаются от анода к катоду. После химической реакции с атомами углерода катода образуется LiC6, который стабильно внедряется в слоистый графитовый катод.

3.2V 20A Низкотемпературная батарея LiFePO4 -40℃ 3C Разрядная емкость ≥70% Температура зарядки: -20~45℃ Температура разрядки: -40~+55℃ пройти тест на иглоукалывание -40℃ максимальная скорость разряда: 3C

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

При разряде, наоборот, во внутренних витках электрического поля Li + отрывается от катода, идет по направлению электрического поля, возвращается к аноду и затем становится LiCoO2. Этот процесс получил название «батарея кресла-качалки». Чем больше ионов лития участвует в возвратно-поступательных действиях по заделке и извлечению, тем больше энергии может хранить батарея.

Как работает литий-кобальтовый аккумулятор

2. Реакции батареи с оксидом лития и кобальта

Что происходит, когда вы его заряжаете,

Анод: LiCoO2 = Li1-xCoO2 + xLi ++ xe-

Катод: 6C + xLi ++ xe- = LixC6

Что происходит при выписке

Анод: Li1-xCoO2 + xLi ＋+ xe－ = LiCoO2

Катод: LixC6 = 6C + xLi ++ xe-

3. электролит батареи оксида лития-кобальта

Состав электролита литий-кобальто-оксидной батареи

Растворитель: циклический карбонат (ПК, ЕС); Цепные карбонаты (DEC, DMC, EMC); Сложные эфиры карбоновых кислот (MF, MA, EA, MA, MP и др.); (для растворения солей лития) ；

Литиевые соли: LiPF6, LiClO4, LiBF4, LiAsF6 и др.

Добавки: пленкообразующие добавки, проводящие добавки, антипирены, добавки для защиты от перезаряда, добавки для контроля H2O и HF в электролите, добавки для улучшения низкотемпературных характеристик, многофункциональные добавки.

Требования к электролиту литий-кобальт-оксидной батареи

Высокая ионная проводимость обычно составляет 1х10-3 ~ 2х10-2 См / см;

Высокая термическая и химическая стабильность: отсутствие разделения в широком диапазоне напряжений;

Широкое электрохимическое окно сохраняет электрохимические свойства стабильными в широком диапазоне напряжений.

Хорошая совместимость с другими частями аккумулятора, такими как электродный материал, коллектор электрода и сепаратор;

Это безопасно, нетоксично и не загрязняет окружающую среду.

2) Преимущества и недостатки литий-кобальто-оксидных батарей

Среди всех анодных материалов литиевых батарей LCO имеет наибольшую плотность отвода (2,8 г / см3) и плотность уплотнения (4,3 г / см3), что дает ему преимущества при применении в области аккумуляторных батарей с жесткими требованиями к объему батареи. Кроме того, LCO обладает лучшими характеристиками цикличности, низкотемпературными характеристиками и высокой скоростью, чем существующие тройные материалы. Пока что это все еще некобальтовый материал, который используется в качестве анодных материалов в некоторых батареях 3C, низкотемпературных и высокопроизводительных батареях.

Низкотемпературный прочный полимерный аккумулятор для ноутбука с высокой плотностью энергии Спецификация аккумулятора: 11,1 В 7800 мАч -40 ℃ 0,2 C разрядная емкость ≥80% Пыленепроницаемый, устойчивый к падению, антикоррозийный, антиэлектромагнитный

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

У LCO тоже есть свои недостатки, первый из которых - ресурс. Общие ресурсы кобальта в мире не превышают 7,1 млн тонн (USGS / 2016) при годовой добыче не более 120 000 тонн и соотношении запасов к добыче 57 лет. На заре литий-ионной технологии 3C может быть светлое будущее, но рост мощности и накопления означает, что кобальт скоро отстанет.

Второй вопрос - безопасность. Показатели безопасности LCO-аккумуляторов большой емкости не оптимистичны, особенно в условиях экструзии полного заряда, перегрева или перезарядки. Батареи LCO при таких обстоятельствах могут взорваться. Даже если использовать титанат лития с высокой степенью безопасности в качестве отрицательного электрода кобальт-титановой батареи, LCO будет сильно взрываться при чрезмерном заряде и сжатии.

Преимущество использования оксида лития-кобальта в качестве материала анода

1. Литий-кобальтооксидный аккумулятор имеет стабильную структуру ячеек из-за оксида лития-кобальта.

2. Оксид лития-кобальта имеет более высокую емкость, чем другие анодные материалы.

3. Комплексные свойства оксида лития-кобальта лучше, чем у других анодных материалов.

4. Обработка оксида лития-кобальта более удобна.

5. Консистенция оксида лития-кобальта после обработки хорошая.

6. Скорость разряда оксида лития-кобальта высока.

7. Оксид лития-кобальта обладает высокой мощностью.

8. Литий-кобальтооксидный аккумулятор имеет хорошие рыночные перспективы.

Недостатки использования оксида лития-кобальта в качестве анодного материала

1. Кобальтовая руда дефицитна, а внутренние склады высококачественной кобальтовой руды ограничены.

2. Цена на кобальтовую руду высока. К середине 2018 года цена на кобальтовую руду достигла 700000 юаней за тонну.

3. У него небольшое время цикла. В настоящее время цикл оксида лития-кобальта может достигать только 500 раз, но по сравнению с циклом титаната лития, который может достигать 20000 раз, оксид лития-кобальта имеет меньшее время цикла в качестве анодных материалов.

4. Это не дружественно к окружающей среде. В настоящее время кобальт относится к тяжелым металлам, которые оказывают определенное коррозионное воздействие на почву.

5. Показатели безопасности оксида лития-кобальта низкие.

3) Свойства анодного материала из оксида лития-кобальта

Оксид лития-кобальта хорошо показывает себя с точки зрения высокой удельной энергии, но не так хорош с точки зрения энергетических характеристик, безопасности и срока службы.

Содержание микроэлементов в анодном материале из кобальтата лития

4) Применение литий-кобальто-оксидной батареи

Кобальтат лития - это первое поколение коммерческих анодных материалов. За десятилетия развития его можно считать наиболее зрелым анодным материалом для литий-ионных аккумуляторов.

Оксид лития-кобальта по-прежнему является лучшим выбором для небольших литиевых батарей. В настоящее время, что касается продуктов 3C, в большинстве из них по-прежнему используется кобальтат лития вместо тройных материалов с более высокой удельной емкостью, потому что плотность уплотнения кобальтата лития выше, чем у тройных материалов, то есть в единице может содержаться больше кобальтата лития. объем. Оксид лития-кобальта играет важную роль в аккумуляторах небольшого размера, которые концентрируются на объемной плотности.

По мере развития технологий и изменения рынка потребность в литий-кобальтатных батареях также медленно растет. Он использовался в электронном оборудовании, таком как планшеты и мобильные телефоны, а также в последние годы расширился на другие области. Благодаря хорошей стабильности и стабильности, высокой плотности энергии и другим преимуществам, литий-кобальтооксидные батареи постепенно применялись в медицинском оборудовании, контрольно-измерительной аппаратуре, аварийном резерве, специальном коммуникационном оборудовании и т. Д.

5) Сравнение свойств анодного материала литиевой батареи

Материал анода является одним из ключевых материалов, определяющих производительность литий-ионных аккумуляторов, а также основным источником литий-ионных аккумуляторов в современных коммерческих литий-ионных аккумуляторах. Его производительность и цена имеют большое значение для литий-ионных аккумуляторов. В настоящее время разработаны и применяются анодные материалы, в основном включая оксид лития-кобальта (LCO), оксид лития-марганца (LMO), тройные материалы, такие как оксид лития, никеля, кобальта, марганца (NCM), алюминат лития, никеля, кобальта (NCA), литий. фосфат железа (LFP) и титанат лития (LTO).

Сравнение характеристик нескольких коммерческих анодных материалов

На приведенной ниже диаграмме сравниваются удельные энергии систем свинца, никеля и лития. Хотя литий-алюминиевый (NCA) является победителем в плане хранения большей емкости, чем другие системы, он подходит для использования энергии только в определенных сценариях. Манганат лития (LMO) и фосфат лития (LFP) превосходят по удельной мощности и термической стабильности. Титанат лития (LTO) может иметь меньшую емкость, но у него самый долгий срок службы, чем у других батарей, и лучшие характеристики при низких температурах.

Типичная удельная энергия свинцовых, никелевых и литиевых батарей

NCA имеет самую высокую удельную энергию; Однако манганат лития и фосфат лития-железа превосходят по мощности и термической стабильности. Титанат лития имеет лучший срок службы.