Каковы характеристики оксида лития-марганца, тройных материалов и литий-железо-фосфатных аккумуляторов? Как лучше?

Введение в манганат лития

Манганат лития - один из перспективных литий-ионных катодных материалов. По сравнению с традиционными катодными материалами, такими как оксид лития-кобальта, манганат лития имеет преимущества в виде обильных ресурсов, низкой стоимости, отсутствия загрязнения окружающей среды, хорошей безопасности и хороших скоростных характеристик. Это идеальный материал для положительных электродов для силовых батарей, но его плохая цикличность и электрохимическая стабильность сильно ограничили его индустриализацию. Манганат лития в основном включает манганат лития шпинельного типа и слоистый манганат лития. Среди них манганат лития шпинелевого типа имеет стабильную структуру и легко реализуется в промышленном производстве. Манганат лития шпинельного типа относится к кубической кристаллической системе, пространственная группа Fd3m, теоретическая удельная емкость составляет 148 мАч / г. Благодаря трехмерной туннельной структуре ионы лития могут быть обратимо деинтеркалированы из решетки шпинели, не вызывая структурного коллапса, таким образом, имея отличные характеристики скорости и стабильность.

В настоящее время традиционное мнение о том, что манганат лития имеет низкую плотность энергии и низкую производительность цикла, значительно улучшилось (типичное значение Wanli New Energy: 123 мАч / г, 400 раз, типичное значение для многоциклового типа 107 мАч / г, 2000 раз). Модификация поверхности и легирование могут эффективно изменять ее электрохимические свойства, а модификация поверхности может эффективно ингибировать растворение марганца и разложение электролита. Допинг может эффективно подавить эффект Яна-Теллера во время заряда и разряда. Сочетание модификации поверхности и легирования, несомненно, может дополнительно улучшить электрохимические характеристики материала, что считается одним из будущих направлений исследований по модификации манганата лития шпинели.

Введение в тройные материалы

Тройная полимерная литиевая батарея относится к литиевой батарее, в которой в качестве материала положительного электрода используется материал тройного положительного электрода литий-никель-кобальт-марганец. Существует много видов материалов положительных электродов для литий-ионных батарей, в основном кобальтат лития, манганат лития, никелат лития и тройные материалы. Трехкомпонентный материал сочетает в себе преимущества кобальтата лития, никелата лития и манганата лития. Он обладает отличными характеристиками, такими как высокая производительность, низкая стоимость и хорошая безопасность. Он постепенно занимает определенную долю рынка малых литиевых батарей, и у области литиевых батарей есть хорошие перспективы развития.

Для литиевых батарей металлический кобальт - незаменимый материал. Однако, с одной стороны, металлический кобальт дорог, а с одной - токсичен. Независимо от ведущих японских и корейских компаний или отечественных производителей аккумуляторов, аккумуляторы в последние годы стали «менее кобальтизованными». В соответствии с этой тенденцией, тройные материалы никель-кобальт-марганец, полученные с использованием солей никеля, солей кобальта и солей марганца в качестве сырья, постепенно отдают предпочтение. С химической точки зрения тройной материал относится к избыточным оксидам металлов, и удельная энергия батареи высока.

Хотя роль кобальта по-прежнему незаменима в тройных материалах, массовая доля обычно контролируется на уровне около 20%, а стоимость значительно снижается. Кроме того, он имеет преимущества как кобальтата лития, так и никелата лития. С увеличением производства отечественных и зарубежных производителей в последние годы тенденция замены коммерческого оксида лития-кобальта литиевыми батареями с тройными материалами в качестве катодных материалов стала очень очевидной.

Эта новая технология идеально подходит для электромобилей и смартфонов, носимых устройств или зарядных устройств. Tesla [микроблог] впервые применила тройную батарею для электромобилей. ModelS имеет запас хода 486 километров, емкость аккумулятора 85 кВтч и 8142 аккумулятора Panasonic 18650 емкостью 3,4 Ач. Инженеры распределили батареи одну за другой в виде кирпичей и листов, чтобы сформировать целую батарею. Аккумуляторная батарея расположена на днище.

С глобальной точки зрения исследования и разработки и производство тройных материалов постоянно развиваются. В этом процессе характеристики материала были значительно улучшены, а область применения была расширена. Японские и корейские компании являются лидерами в разработке трехкомпонентных батарей. Производство отечественных тройных материалов началось примерно с 2005 года, и появилось более десятка крупных предприятий.

Введение в фосфат лития-железа

Литий-фосфат железа в качестве материала литиевых батарей появился только в последние годы. Отечественные разработки литий-железо-фосфатных аккумуляторов большой емкости были начаты в 2005 году. Их характеристики безопасности и срок службы несравнимы с другими материалами, которые являются наиболее важными техническими показателями силовых аккумуляторов. Срок службы 1С заряда и разряда 2000 раз. Одноэлементный аккумулятор при перезарядке напряжением 30В не горит, прокол не взрывается. Литий-железо-фосфатные катодные материалы облегчают последовательное использование литий-ионных аккумуляторов большой емкости для удовлетворения потребностей электромобилей в частой зарядке и разрядке.

Литий-фосфат железа обладает такими преимуществами, как нетоксичность, отсутствие загрязнения, высокая безопасность, широкий выбор сырья, низкая цена и длительный срок службы. Это идеальный катодный материал для литий-ионных батарей нового поколения. Литий-железо-фосфатные батареи также имеют свои недостатки. Например, катодный материал из фосфата лития-железа имеет небольшую плотность утряски, а объемная литий-железо-фосфатная батарея имеет больший объем, чем литий-ионная батарея, такая как оксид лития-кобальта, и, таким образом, не имеет преимуществ с точки зрения микро-батареи.

Из-за присущих литий-железо-фосфатным материалам характеристик низкотемпературные характеристики ниже, чем у других материалов положительных электродов, таких как манганат лития. Как правило, для одного элемента (обратите внимание, что аккумулятор не является аккумуляторным блоком, измеренные низкотемпературные характеристики аккумулятора могут быть немного выше, что связано с условиями рассеивания тепла), его емкость сохраняется при 0 ° C. скорость составляет от 60 до 70%, от 40 до 55% при -10 ° C и от 20 до 40% при -20 ° C. Очевидно, что такие низкотемпературные характеристики не могут удовлетворить требования источника питания. В настоящее время некоторые производители улучшили низкотемпературные характеристики фосфата лития-железа, улучшив систему электролита, улучшив состав положительного электрода, улучшив свойства материала и улучшив конструкцию структуры ячейки.

Проблема с постоянством заряда батареи. Срок службы одной литий-железо-фосфатной батареи в настоящее время превышает 2000 раз, но срок службы аккумуляторной батареи будет значительно сокращен, возможно, в 500 раз. Поскольку аккумуляторная батарея состоит из большого количества отдельных ячеек, ее рабочее состояние лучше, чем у группы людей, связанных веревками для бега, даже если все являются спринтерами, если последовательность движений всех невысока, команда будет не бегать быстро, в целом Скорость даже ниже, чем у самого медленного отдельного игрока. То же самое и с аккумулятором. Только при стабильной работе батареи срок службы может быть приближен к уровню одиночной батареи.

Сравнение характеристик материалов трех типов литиевых батарей - самая низкая цена манганата лития

Цена на литий-манганатный материал самая низкая, 50 000-60 000 юаней за тонну, а соответствующий срок службы и емкость аккумулятора также являются наиболее распространенными, соответственно ≥ 300 раз, а ежемесячное затухание составляет более 5%. . Цена на материал трехкомпонентных литиевых батарей составляет 160-200 000 юаней за тонну, а характеристики хранения являются лучшими. Месячное затухание составляет 1-2%, а срок службы батареи ≥ 600 раз. Цена силикатного литиево-железо-силикатного материала составляет 15-18 миллионов юаней за тонну, а срок службы батареи лучше всего ≥ 1500 раз. Производительность хранилища средняя из трех, с ежемесячным падением на 3%.

Преобладают три типа применения материалов литиевых батарей - манганат лития или будущее

Значения, упомянутые выше, являются жесткими параметрами для работы трех типов литиевых батарей. Безопасность, стабильность и устойчивость к низким температурам литиевых батарей также являются важными показателями для всесторонней оценки характеристик литиевых батарей.

1. Манганат лития

Низкие характеристики при высоких температурах, циклах и хранении. Марганец легко разлагается в условиях высоких температур, а аккумуляторная батарея имеет короткий срок службы и ее трудно хранить.

2, трехкомпонентная литиевая батарея

Высокие и низкие температуры, цикл, безопасность, хранение и отдельные электрические свойства относительно средние. Объемная энергия высока, материал умеренен, а характеристики стабильны.

3, фосфат железа лития

Хорошие показатели безопасности, низкая проводимость, низкая объемная энергия, высокая стоимость материалов, плохие низкотемпературные характеристики, не подходят для зимнего использования электромобилей.

Хотя тройные материалы были разработаны как дома, так и за рубежом, кобальта все больше не хватает, а стоимость высока. Его трудно применять для питания литиевых батарей в больших количествах, но в определенных пределах он может смешиваться с манганатом лития.

В общем, у трех типов литиевых батарей есть свои преимущества и недостатки, и они применялись на разных уровнях рынка, но проблема ограниченных ресурсов тройных материалов является непоправимой. Поэтому некоторые инсайдеры полагают, что марганцево-кислотные батареи будут доминирующей силой в будущем. Тройные материалы будут смешаны максимум с манганатом лития. И фосфат лития-железа, поскольку невозможно избежать проблем с безопасностью, он не подходит для источников питания с высокими требованиями к безопасности.

Страница содержит содержимое машинного перевода.