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Conocimiento del material Li(NiCoMn)O2 y mejora de la seguridad

La batería de iones de litio se ha desarrollado rápidamente en los últimos años. Gracias a su alta densidad energética, su buen rendimiento multiplicador y su rendimiento cíclico, se ha convertido en la principal fuente de energía de los vehículos eléctricos, ocupando un lugar muy importante en las nuevas energías, y planteando también una nueva vía de desarrollo para los problemas energéticos y medioambientales mundiales.

Óxido de níquel cobalto manganeso litio (Li(NiCoMn)O2) es uno de los materiales de cátodo ternario de las pilas. materiales catódicos con la mayor densidad energética que se está desarrollando, con importantes ventajas de rendimiento, y es una de las direcciones de desarrollo más importantes de los materiales para cátodos de baterías de potencia de vehículos en el futuro.

Índice
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¿Qué es el Li (NiCoMn) O2?

Los materiales ternarios de níquel-cobalto-manganeso suelen referirse al Li (NiCoMn) O2. Este material tiene un efecto sinérgico ternario, y su rendimiento electroquímico es mejor que el de cualquier material por sí solo, ya que combina la estabilidad de ciclo del LiCoO2, la alta capacidad específica del LiNiO2 y la estabilidad térmica, la seguridad y el bajo precio del LiMn2O4.

El aumento del contenido de níquel en los materiales ternarios de níquel-cobalto-manganeso puede mejorar la capacidad reversible de incrustación de litio del material. Sin embargo, el fenómeno de mezcla de cationes es propenso. A medida que aumenta el contenido de níquel, la mezcla de níquel y litio en el material es más grave y se produce una pérdida de capacidad irreversible.

Se utiliza principalmente en vehículos de nueva energía, motocicletas eléctricas, bicicletas eléctricas, herramientas eléctricas, almacenamiento de energía, robots de barrido, vehículos aéreos no tripulados, dispositivos inteligentes para llevar puestos y otros campos.

Ventajas e inconvenientes del Li (NiCoMn) O2

Ventajas del Li (NiCoMn) O2

(1) Alta densidad energética, la capacidad teórica alcanza los 280 mAh/g, y la capacidad real del producto supera los 150 mAh/g;

(2) Buen rendimiento de circulación, con excelente estabilidad de circulación a temperatura ambiente y alta temperatura;

(3) La plataforma de tensión es alta, estable y fiable dentro del rango de tensión de 2,5-4,3/4,4 V;

(4) Buena estabilidad térmica, y descomposición térmica estable del material bajo el estado de carga de 4,4 V;

(5) Largo ciclo de vida, 1C ciclo de vida de 800 veces para mantener la capacidad de más de 80%;

(6) Estructura cristalina ideal, pequeña autodescarga, sin efecto memoria y otras ventajas sobresalientes.

A partir de las características del Li (NiCoMn) O2, la batería ternaria de litio tiene una alta densidad energética, un alto voltaje y una larga vida útil, lo que resulta especialmente adecuado para batería de motocicleta eléctrica.

Desventajas del Li (NiCoMn) O2

(1) Las condiciones de preparación son muy duras y la producción comercial es difícil.

(2) Escasa estabilidad térmica y bajo rendimiento cíclico.

Ventajas e inconvenientes del Li-(NiCoMn)-O2

Factor de precio del Li (NiCoMn) O2

Materias primas

El mercado de la sal de litio está escaso de mineral y materias primas, la producción aún no ha aumentado, el spot es difícil de encontrar, la demanda actual del mercado es débil, teniendo en cuenta la tolerancia aguas abajo, el precio ha caído; el precio del mercado del sulfato de níquel sigue siendo fuerte y débil; la demanda terminal de sal de cobalto sigue deprimida, la mentalidad de los operadores es bajista, y la fundición acompañó la caída del precio de oferta.

Demanda

Afectada por la demanda final, la producción de material catódico es fuerte y el plan de compras de las fábricas de baterías se ha ralentizado. Con la cancelación de los subsidios estatales, la incertidumbre del mercado futuro sigue siendo fuerte.

Producción

La producción de algunas empresas ha disminuido en noviembre, la oferta global de disminución mes a mes en alrededor de 5%, mientras que la demanda de adquisiciones aguas abajo sigue disminuyendo, el rendimiento en diciembre puede ser más evidente.

Método de modificación del Li (NiCoMn) O2

Con óxido de metal (Al2O3, TiO2, ZnO, ZrO2, etc.) modificación Li (NiCoMn) O2 superficie, hacer que el material y la maquinaria electrolito, reducir el material y la reacción lateral electrolito, inhibir la disolución de iones metálicos.

El revestimiento de óxido de ZrO2, TiO2 y Al2O3 puede evitar la impedancia durante el carga y descarga de la batería de iones de litio, mejorar la resistencia del rendimiento del ciclo del material, incluyendo ZrO2 recubrimiento causado aumento de la superficie del material mínimo, Al2O3 recubrimiento no reducirá la capacidad de descarga inicial.

Cómo mejorar la seguridad del Li-(NiCoMn)-O2

¿Cómo mejorar la seguridad del Li (NiCoMn) O2?

Desde el punto de vista de la densidad energética, el Li (NiCoMn) O2 tiene ventajas absolutas sobre el LFP y el LMO, pero el rendimiento de seguridad es un problema que siempre ha limitado su aplicación a gran escala.

Es difícil querer una gran capacidad pura batería ternaria de litio para superar la prueba de seguridad, por lo que la batería de gran capacidad se suele utilizar junto con la de óxido de litio y manganeso. Según los datos recogidos, existen principalmente las siguientes soluciones para resolver el problema de seguridad ternaria:

1. Seleccionar el Li (NiCoMn) O2 con la relación óptima de rendimiento de seguridad.

Como todos sabemos, cuanto mayor es el contenido de níquel en Li (NiCoMn) O2, peor es la estabilidad del material, y peor es la seguridad. En la actualidad, la relación de la mejor seguridad ternario níquel cobalto manganeso es 1:1:1, es decir, por lo general llamado 111 ternario, el 111 ternario tiene la mejor estabilidad, principalmente porque:

1) La proporción de níquel es relativamente baja (en relación con 422 / 523, etc.), por lo que es más fácil formar una estructura de capas completa en el proceso de preparación del material, teniendo en cuenta la densidad de energía.

2) La proporción de manganeso es relativamente alta (en relación con 422 / 523, etc.), y el manganeso es un elemento importante en la estabilidad estructural del Li (NiCoMn) O2.

3) La proporción de níquel y manganeso es de 1: 1, y tanto el níquel y el manganeso son la valencia positiva 2 y valencia positiva 4 con la más alta estabilidad.(Aquí, 111 ternario es el más adecuado para alta tensión Li (NiCoMn) O2, si el electrolito de alta tensión cuello de botella avance, su densidad de energía no será inferior a cualquier ternario de alto níquel, y el ciclo y el rendimiento de procesamiento de electrodos son varios grados superior.)

En conclusión, 111 ternario en la batería ternaria pura de gran capacidad tiene la mejor seguridad.

Mejora del propio Li-(NiCoMn)-O2

2. Mejora a partir del propio Li (NiCoMn) O2

El Li (NiCoMn) O2 en sí es un nuevo material desarrollado a partir del dopaje. Si se dopan otros elementos en el ternario, no sólo repercutirá en sus propiedades electroquímicas, sino que también planteará más requisitos para el proceso de preparación. El aumento del coste también limitará la aplicación del ternario en la energía.

El proceso de recubrimiento repercutirá en la consistencia del producto, por lo que la mejor forma de mejorar las prestaciones de seguridad del material se basa en la premisa de hacer que el producto sea apto para la industrialización.

Li (NiCoMn) O2 es una partícula primaria similar al óxido de cobalto y litio. Además de sus grandes ventajas en cuanto a densidad de compactación y rendimiento de procesamiento del electrodo, también ha mejorado la seguridad por las siguientes razones:

1) Las partículas primarias de nivel micrométrico tienen una estructura en capas más completa. Cuanto más completa es la estructura en capas, mayor es la estabilidad del material, lo que se refleja en la mejora del rendimiento del ciclo y de la seguridad.

2) Las partículas primarias de gran tamaño tienen mayor estabilidad cinética.

3) Otra ventaja de aumentar el tamaño de las partículas es que se reduce la superficie específica y disminuye la reacción lateral causada por el contacto del material con el electrolito de batería de iones de litio y la destrucción de la estructura del material, lo que es muy útil para la circulación y la estabilidad del material.

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