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Connaissance des matériaux Li(NiCoMn)O2 et amélioration de la sécurité

Les batteries lithium-ion se sont développées rapidement ces dernières années. Avec sa densité énergétique élevée, ses bonnes performances en matière de multiplication et de cycle, elle est devenue la principale source d'énergie des véhicules électriques, occupant une place très importante dans les nouvelles énergies, et a également ouvert une nouvelle voie de développement pour les problèmes énergétiques et environnementaux au niveau mondial.

Oxyde de nickel, de cobalt et de manganèse lithium (Li(NiCoMn)O2) est l'un des matériaux ternaires de la cathode des batteries. matériaux de cathode Le matériau de la cathode de la batterie d'alimentation des véhicules est le plus dense en énergie en cours de développement, avec des avantages significatifs en termes de performances, et constitue l'un des axes de développement les plus importants pour les matériaux de la cathode de la batterie d'alimentation des véhicules à l'avenir.

Table des matières
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Qu'est-ce que le Li (NiCoMn) O2 ?

Les matériaux ternaires nickel-cobalt-manganèse font généralement référence au Li (NiCoMn) O2. Ce matériau a un effet synergique ternaire et ses performances électrochimiques sont meilleures que celles de n'importe quel autre matériau, combinant la stabilité du cycle de LiCoO2, la capacité spécifique élevée de LiNiO2, et la stabilité thermique, la sécurité et le faible prix de LiMn2O4.

L'augmentation de la teneur en nickel dans les matériaux ternaires nickel-cobalt-manganèse peut améliorer la capacité d'intégration réversible du lithium dans le matériau. Toutefois, le phénomène de mélange des cations est susceptible de se produire. Plus la teneur en nickel augmente, plus le mélange de nickel et de lithium dans le matériau est important, et plus la perte de capacité irréversible se produit.

Il est principalement utilisé dans les véhicules à énergie nouvelle, les motos électriques, les vélos électriques, les outils électriques, le stockage de l'énergie, les robots de balayage, les véhicules aériens sans pilote, les dispositifs intelligents à porter sur soi et d'autres domaines.

Avantages et inconvénients de Li (NiCoMn) O2

Avantages de Li (NiCoMn) O2

(1) Densité énergétique élevée, la capacité théorique atteint 280 mAh/g, et la capacité réelle du produit dépasse 150 mAh/g ;

(2) Bonne performance de circulation, avec une excellente stabilité de circulation à température ambiante et à haute température ;

(3) La plate-forme de tension est élevée, stable et fiable dans la plage de tension 2,5-4,3/4,4V ;

(4) Bonne stabilité thermique et décomposition thermique stable du matériau sous une charge de 4,4 V ;

(5) Longue durée de vie, durée de vie du cycle 1C de 800 fois pour maintenir la capacité de plus de 80% ;

(6) Structure cristalline idéale, faible autodécharge, pas d'effet mémoire et autres avantages exceptionnels.

D'après les caractéristiques du Li (NiCoMn) O2, la batterie ternaire au lithium présente une densité énergétique élevée, une tension élevée et une longue durée de vie, ce qui est particulièrement adapté aux applications suivantes batterie pour motocyclette électrique.

Inconvénients de Li (NiCoMn) O2

(1) Les conditions de préparation sont très dures et la production commerciale est difficile.

(2) Mauvaise stabilité thermique et mauvaise performance cyclique.

Avantages et inconvénients du Li-(NiCoMn)-O2

Facteur de prix du Li (NiCoMn) O2

Matières premières

Le marché du sel de lithium manque de minerai et de matières premières, la production n'a pas encore augmenté, le spot est difficile à trouver, la demande actuelle du marché est faible, compte tenu de la tolérance en aval, le prix a chuté ; le prix du marché du sulfate de nickel est toujours fort et faible ; la demande du terminal de sel de cobalt est toujours déprimée, la mentalité de l'opérateur est baissière, et la fonderie a accompagné le prix de l'offre a chuté.

Demande

Affecté par la demande finale, le sentiment de production de matériaux cathodiques est fort, le plan d'approvisionnement des usines de batteries en aval a été ralenti. Avec l'annulation des subventions de l'État, l'incertitude du marché futur reste forte.

Production

La production de certaines entreprises a baissé en novembre, l'offre globale a baissé d'un mois sur l'autre d'environ 5%, tandis que la demande d'approvisionnement en aval continue de ralentir, la performance en décembre pourrait être plus évidente.

Méthode de modification du Li (NiCoMn) O2

La modification de la surface de Li (NiCoMn) O2 par des oxydes métalliques (Al2O3, TiO2, ZnO, ZrO2, etc.) permet de faire fonctionner le matériau et l'électrolyte, de réduire les réactions secondaires du matériau et de l'électrolyte et d'inhiber la dissolution des ions métalliques.

Le revêtement d'oxyde de ZrO2, TiO2 et Al2O3 peut empêcher l'impédance de se manifester pendant la durée de vie de l'appareil. charge et décharge de la batterie au lithium-ionLe revêtement Al2O3 ne réduira pas la capacité de décharge initiale.

Comment améliorer la sécurité du Li-(NiCoMn)-O2

Comment améliorer la sécurité du Li (NiCoMn) O2 ?

Du point de vue de la densité énergétique, le Li (NiCoMn) O2 présente des avantages absolus par rapport au LFP et au LMO, mais les performances en matière de sécurité sont un problème qui a toujours limité son application à grande échelle.

Il est difficile de vouloir une grande capacité pure pile ternaire au lithium Les batteries de grande capacité sont donc généralement utilisées avec de l'oxyde de lithium et de manganèse. D'après les données recueillies, il existe principalement les solutions suivantes pour résoudre le problème de la sécurité ternaire :

1. Sélectionner le Li (NiCoMn) O2 présentant le rapport optimal de performance en matière de sécurité.

Comme nous le savons tous, plus la teneur en nickel est élevée dans le Li (NiCoMn) O2, plus la stabilité du matériau et sa sécurité sont mauvaises. À l'heure actuelle, le rapport du ternaire nickel-cobalt-manganèse le plus sûr est de 1:1:1, c'est-à-dire le ternaire 111, qui présente la meilleure stabilité, principalement pour les raisons suivantes :

1) La proportion de nickel est relativement faible (par rapport à 422 / 523, etc.), de sorte qu'il est plus facile de former une structure en couches complète dans le processus de préparation du matériau, tout en tenant compte de la densité énergétique.

2) La proportion de manganèse est relativement élevée (par rapport à 422 / 523, etc.), et le manganèse est un élément important de la stabilité structurelle de Li (NiCoMn) O2.

3) Le rapport entre le nickel et le manganèse est de 1:1, et le nickel et le manganèse sont tous deux de valence positive 2 et de valence positive 4 avec la plus grande stabilité.(Ici, le ternaire 111 est le plus approprié pour le Li (NiCoMn) O2 à haute tension, si le goulot d'étranglement de l'électrolyte à haute tension est brisé, sa densité énergétique ne sera pas inférieure à n'importe quel ternaire à haute teneur en nickel, et le cycle et la performance de traitement de l'électrode sont plusieurs niveaux plus élevés.)

En conclusion, la batterie ternaire 111 dans la batterie ternaire pure de grande capacité présente la meilleure sécurité.

Amélioration du Li-(NiCoMn)-O2 lui-même

2. Amélioration par rapport au Li (NiCoMn) O2 lui-même

Le Li (NiCoMn) O2 est lui-même un nouveau matériau issu du dopage. Si d'autres éléments sont dopés dans le ternaire, cela aura non seulement un impact sur ses propriétés électrochimiques, mais imposera également davantage d'exigences au processus de préparation. L'augmentation du coût limitera également l'application du ternaire dans le domaine de l'énergie.

Le processus d'enrobage aura un impact sur la consistance du produit, de sorte que la meilleure façon d'améliorer les performances de sécurité du matériau est de rendre le produit apte à l'industrialisation.

Li (NiCoMn) O2 est une particule primaire similaire à l'oxyde de lithium et de cobalt. Outre ses avantages considérables en termes de densité de compactage et de performances de traitement des électrodes, il a également amélioré la sécurité pour les raisons suivantes :

1) Les particules primaires de l'ordre du micron ont une structure en couches plus complète. Plus la structure en couches est complète, meilleure est la stabilité du matériau, ce qui se traduit par une amélioration des performances du cycle et de la sécurité.

2) Les particules primaires de grande taille ont une meilleure stabilité cinétique.

3) Un autre avantage de l'augmentation de la taille des particules est qu'elle réduit la surface spécifique et diminue la réaction secondaire causée par le contact du matériau avec l'eau. électrolyte pour batterie lithium-ion et la destruction de la structure matérielle, ce qui est très utile à la circulation et à la stabilité des matériaux.

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