Почему тройная литиевая батарея не может полностью заменить кобальтат лития?

Кобальтат лития является создателем катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов. С 1980 года он никогда не прекращал изучать его производительность. На сегодняшний день на оксид лития-кобальта по-прежнему приходится около 90% рынка литий-ионных аккумуляторов в электронной продукции. Кобальтат лития можно использовать сегодня не потому, что он не имеет дефектов. После пяти лет разработки оксид лития-кобальта достиг своего предела. Это будет подробно объяснено позже в анализе. Я думаю, что самое большое преимущество литиевой кислоты кобальта в том, что она действительно находит подходящее поле для себя. Также, как говорится, подходящее - лучшее.

На самом деле есть много неудовлетворительных мест для оксида лития-кобальта. Например, его безопасность и устойчивость к перезарядке не очень хороши. Зависимость от скудных ресурсов кобальта, относительно низкая производительность цикла и т. Д. Эти дефекты также связаны с кобальтом. Литиевая кислота вряд ли будет иметь место с точки зрения мощности, что также позволяет избежать конкуренции с другими материалами на основе марганца и материалами системы фосфорной кислоты на жестком рынке электроэнергии. Он посвящен рынку 3C и, что более важно, его многочисленным недостаткам. В области 3C это хорошо освещено. Маленькая литиевая батарея 3C большой емкости не предъявляет жестких требований к безопасности и устойчивости к перезарядке, а цикл продолжительностью более 500 недель может в основном удовлетворить спрос, хотя цена на кобальт очень высока. Тем не менее, из-за простого процесса синтеза и прибыльной прибыли от продуктов 3C, наиболее важным является то, что в современных катодных материалах оксид лития-кобальта имеет почти самую высокую плотность энергии, несмотря на энергию никелата лития и NCA и высокий уровень никеля. . Плотность имеет другие преимущества, чем кобальтат лития, но ряд причин, таких как незрелость процесса, основной статус оксида лития-кобальта не может поколебать.

Однако в последнее время из-за беспрецедентного спроса на удельную энергию продуктов 3C в новых материалах высокой плотности беспрецедентно обнаруживаются дефекты плотности энергии:

Во-первых, с точки зрения граммовой емкости кобальтат лития имеет теоретическое значение 275 мАч / г, но из-за верхней фазы полосы Li1-xCoO2 приводит к большому количеству дырок в полосах O2- и 2P, когда происходит глубокий разряд. . Когда количество x> 0,5, кислород в кристаллической решетке десорбируется, и кристаллическая структура нестабильна, поэтому фактическая обратимая удельная емкость кобальтата лития обычно составляет около 140, и при обычном напряжении дальнейшего улучшения не происходит.

С точки зрения плотности уплотнения оксид лития-кобальта является лучшим материалом положительного электрода для обработки электродов, и контроль его морфологии стал идеальным. В настоящее время его плотность уплотнения достигла своего предела, и снова улучшить ее практически невозможно.

С точки зрения высокого напряжения еще одним фатальным недостатком кобальтата лития является чувствительность к высокому напряжению. Конечно, обычный кобальтат лития в сочетании с электролитом высокого давления, при 4,35 В, все еще едва может соответствовать требованиям с точки зрения цикла, и, допируя элемент Mg или тому подобное, он имеет потенциал при более высоком напряжении. Однако обычный кобальтат лития уже является пределом при 4,35 В, а кобальтат лития, легированный легированием, может выдерживать более высокое напряжение. Однако легирование элементов увеличивает стоимость обработки кобальтата лития. Что наиболее важно, тройные материалы подчеркнули преимущество плотности энергии по сравнению с кобальтатом лития при высоких напряжениях, и, исходя из их потенциала для более высоких напряжений, угроза для оксида лития-кобальта возрастает.

Практическое применение тройных материалов началось с появлением метода соосаждения гидроксидов в 2001 году. Материалы, полученные этим методом, имеют полную слоистую структуру, отличные электрохимические характеристики, почти не имеют дефектов в лаборатории, и даже многие люди считают, что тройные материалы будут вскоре заменит оксид лития на кобальт из-за их экономичности и относительной экологичности. Однако десять лет спустя трехкомпонентные материалы не заменили оксид лития-кобальта, и люди увидели огромное преимущество материалов в трехкомпонентной системе, однако заметили больше скачков от лаборатории к индустриализации.

Хороший процесс индустриализации, помимо того, что он прост и осуществим, также должен обращать внимание на все аспекты свойств материала, метода соосаждения гидроксидов и приготовленных тройных материалов, которые трудно использовать в одиночку из-за вторичной агломерации мелких частиц. Корпус легко ломается при прокатке, даже если агломерат плотный и гладкий, трудно обеспечить форму материала под высоким давлением. Корейские специалисты смоделировали тройные материалы при различных давлениях на встрече. В случае разрушения частиц было обнаружено, что даже если давление не очень высокое, более 15% маленьких шариков будут разбиты. Конечно, при постоянном совершенствовании процесса синтеза нынешний тройной компонент уже может иметь плотность уплотнения 3,3–3,5. В этом интервале могут быть лучшие электрохимические характеристики. Здесь необходимо пояснить, что нынешний тройной материал не неспособен к уплотнению, но под высоким давлением вторичные частицы разрушаются, что неизбежно приводит к активным материалам, и контакт связующего проводящего агента не является плотным, что вызывает поляризацию. и ухудшает характеристики электрода. В настоящее время основным решением является смешивание с кобальтатом лития, а первичных частиц кобальтата лития три. Метаматериал обеспечивает поддержку для обеспечения хороших характеристик обработки электрода. Кроме того, некоторые производители смешивают и спекают кобальтат лития и тройной компонент, чтобы получить материал с плотностью в граммах выше, чем кобальтат лития, и плотностью 3,95, что улучшает обработку электродов. Производительность и относительно улучшенная стабильность материала, но стоимость этого материала относительно высока, а плотность энергии не может превышать текущий уровень оксида лития-кобальта. Это также ставит новые задачи для процесса изготовления тройных материалов.

Фактически, истинная плотность кобальтата лития составляет около 5,1, а тройного материала (111 является примером) составляет около 4,8, но окончательное уплотнение при текущем процессе сильно отличается (кобальтат лития 4,2, тройной 3,6), кроме того, из-за того, что электролит 4,35 В был отложен в индустриализации в Китае, что привело к использованию тройных материалов в электронных продуктах низкого уровня и некоторых силовых полях, несмотря на экономические преимущества.

Следовательно, на данном этапе, с материальной точки зрения, как улучшить плотность тройного уплотнения является одной из наиболее реалистичных проблем, чтобы гарантировать, что структура слоя тройного материала является стабильной, так что она имеет теоретическую граммовую емкость для игры, Если за счет увеличения плотности уплотнения на 10%, удельная энергия тройного материала может достичь уровня высококачественного кобальтата лития. Благодаря выгодным ценам, более высокой безопасности и хорошему потенциалу высокого напряжения, тройной материал заменит оксид лития-кобальта. Это просто предвидение лаборатории.

В этом отношении, согласно идее кобальтата лития, мы превращаем тройной материал в первичную сферическую частицу оксида лития-кобальта (кажется, легко сказать, но среда роста тройной первичной частицы требует строгого контроля, чтобы гарантировать Контроль внешнего вида и консистенции продукта производится самостоятельно из прекурсора. По морфологии он очень близок к оксиду лития-кобальта. Учитывая, что показатели расхода тройного материала не так хороши, как у кобальтата лития, мы также разработали соответствующий гранулометрический состав. Попытайтесь сбалансировать скорость, стабильность и плотность энергии. Предыдущий LNCM-35 уже может достигать уплотнения 3,7–3,9. Ожидается, что уплотнение новых материалов после процесса улучшения будет еще больше улучшено. Кроме того, для текущего основного рынка 532 скоро будет доступна наша новая партия из 532 продуктов LNCM-50. Гарантируя уплотнение 3,6 или более, это наша c актуальная тема для повышения ее стабильности.

Страница содержит содержимое машинного перевода.