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Conhecimento do material Li(NiCoMn)O2 e melhoria da segurança

A bateria de iões de lítio desenvolveu-se rapidamente nos últimos anos. Com a sua elevada densidade energética, bom desempenho do multiplicador e desempenho do ciclo, tornou-se a principal fonte de energia dos veículos eléctricos, ocupando um lugar muito importante nas novas energias, e também apresentou uma nova via de desenvolvimento para os problemas energéticos e ambientais globais.

Óxido de níquel-cobalto-manganês-lítio (Li(NiCoMn)O2) é um dos materiais catódicos de baterias ternárias materiais catódicos com a maior densidade energética em desenvolvimento, com vantagens significativas em termos de desempenho, e é uma das direcções de desenvolvimento mais importantes dos materiais do cátodo das baterias de veículos no futuro.

Índice
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O que é o Li (NiCoMn) O2?

Os materiais ternários de níquel-cobalto-manganês referem-se geralmente ao Li (NiCoMn) O2. Este material tem um efeito sinérgico ternário e o seu desempenho eletroquímico é melhor do que o de qualquer outro material, combinando a estabilidade do ciclo do LiCoO2, a elevada capacidade específica do LiNiO2 e a estabilidade térmica, a segurança e o baixo preço do LiMn2O4.

O aumento do teor de níquel nos materiais ternários de níquel-cobalto-manganês pode melhorar a capacidade de incorporação reversível de lítio do material. No entanto, o fenómeno da mistura de catiões é propenso. À medida que o teor de níquel aumenta, quanto mais grave for a mistura de níquel e lítio no material, mais irreversível é a perda de capacidade.

É utilizado principalmente em veículos de energia nova, motociclos eléctricos, bicicletas eléctricas, ferramentas eléctricas, armazenamento de energia, robôs de varrimento, veículos aéreos não tripulados, dispositivos portáteis inteligentes e outros domínios.

Vantagens e desvantagens do Li (NiCoMn) O2

Vantagens do Li (NiCoMn) O2

(1) Elevada densidade de energia, a capacidade teórica atinge 280 mAh / g, e a capacidade real do produto excede 150 mAh / g;

(2) Bom desempenho de circulação, com excelente estabilidade de circulação à temperatura ambiente e a altas temperaturas;

(3) A plataforma de tensão é elevada, estável e fiável dentro da gama de tensão de 2,5-4,3/4,4V;

(4) Boa estabilidade térmica e decomposição térmica estável do material sob o estado de carga de 4,4V;

(5) Ciclo de vida longo, ciclo de vida 1C de 800 vezes para manter a capacidade de mais de 80%;

(6) Estrutura cristalina ideal, pequena auto-descarga, sem efeito de memória e outras vantagens notáveis.

A partir das características do Li (NiCoMn) O2, a bateria de lítio ternária tem alta densidade de energia, alta tensão e longa vida útil, o que é especialmente adequado para bateria para motociclos eléctricos.

Desvantagens do Li (NiCoMn) O2

(1) As condições de preparação são muito duras e a produção comercial é difícil.

(2) Fraca estabilidade térmica e fraco desempenho em termos de ciclos.

Vantagens e desvantagens do Li-(NiCoMn)-O2

Fator de preço do Li (NiCoMn) O2

Matérias-primas

O mercado de sal de lítio tem falta de minério e matérias-primas, a produção ainda não aumentou, o local é difícil de encontrar, a demanda atual do mercado é fraca, considerando a tolerância a jusante, o preço caiu; o preço do mercado de sulfato de níquel ainda é forte e fraco; a demanda do terminal de sal de cobalto ainda está deprimida, a mentalidade do operador é de baixa e a fundição acompanhou a queda do preço da oferta.

Procura

Afetado pela procura final, o sentimento de produção de material catódico é forte, o plano de aquisição de fábricas de baterias a jusante abrandou. Com o cancelamento dos subsídios estatais, a incerteza do mercado futuro ainda é forte.

Produção

A produção de algumas empresas diminuiu em novembro, a oferta global diminuiu mês a mês em cerca de 5%, enquanto a procura de aquisições a jusante continua a abrandar, o desempenho em dezembro pode ser mais óbvio.

Método de modificação do Li (NiCoMn) O2

Com óxido de metal (Al2O3, TiO2, ZnO, ZrO2, etc.) modificação Li (NiCoMn) O2 superfície, fazer o material e as máquinas de eletrólito, reduzir material e reação lateral eletrólito, inibir a dissolução de íons metálicos.

O revestimento de óxido de ZrO2, TiO2 e Al2O3 pode evitar a impedância durante carga e descarga da bateria de iões de lítiomelhorar a resistência do desempenho do ciclo do material, incluindo o revestimento de ZrO2 que provocou um aumento mínimo da superfície do material, o revestimento de Al2O3 não reduzirá a capacidade de descarga inicial.

Como melhorar a segurança do Li-(NiCoMn)-O2

Como melhorar a segurança do Li (NiCoMn) O2?

Do ponto de vista da densidade energética, o Li (NiCoMn) O2 tem vantagens absolutas sobre o LFP e o LMO, mas o desempenho em termos de segurança é um problema que sempre limitou a sua aplicação em grande escala.

É difícil querer um produto puro de grande capacidade pilha de lítio ternária para passar no teste de segurança, pelo que a bateria de grande capacidade é geralmente utilizada em conjunto com o óxido de lítio-manganês. De acordo com os dados recolhidos, existem principalmente as seguintes soluções para resolver o problema da segurança ternária:

1. Selecionar o Li (NiCoMn) O2 com a relação óptima de desempenho de segurança

Como todos sabemos, quanto maior for o teor de níquel no Li (NiCoMn) O2, pior será a estabilidade do material e pior será a segurança. Atualmente, o rácio do melhor ternário seguro de níquel-cobalto-manganês é de 1:1:1, ou seja, geralmente chamado ternário 111, o ternário 111 tem a melhor estabilidade, principalmente porque:

1) A proporção de níquel é relativamente baixa (em relação ao 422 / 523, etc.), pelo que é mais fácil formar uma estrutura em camadas completa no processo de preparação do material, tendo em conta a densidade energética.

2) A proporção de manganês é relativamente elevada (relativamente a 422 / 523, etc.), e o manganês é um elemento importante na estabilidade estrutural do Li (NiCoMn) O2.

3) A proporção de níquel e manganês é de 1: 1, e tanto o níquel quanto o manganês são a valência 2 positiva e a valência 4 positiva com a maior estabilidade. (Aqui, 111 ternário é o mais adequado para Li (NiCoMn) O2 de alta tensão, se o gargalo do eletrólito de alta tensão for rompido, sua densidade de energia não será inferior a qualquer ternário de níquel alto, e o desempenho do ciclo e do processamento do eletrodo são vários graus superiores.)

Em conclusão, 111 ternário na bateria ternária pura de grande capacidade tem a melhor segurança.

Melhoria do próprio Li-(NiCoMn)-O2

2. Melhoria a partir do próprio Li (NiCoMn) O2

O próprio Li (NiCoMn) O2 é um novo material desenvolvido a partir da dopagem. Se outros elementos forem dopados no ternário, isso não só terá um impacto nas suas propriedades electroquímicas, como também apresentará mais requisitos para o processo de preparação. O aumento do custo também limitará a aplicação do ternário na energia.

O processo de revestimento terá um impacto na consistência do produto, pelo que a melhor forma de melhorar o desempenho de segurança do material baseia-se na premissa de tornar o produto adequado para industrialização.

O Li (NiCoMn) O2 é uma partícula primária semelhante ao óxido de lítio e cobalto. Para além das suas grandes vantagens em termos de densidade de compactação e desempenho no processamento de eléctrodos, também melhorou a segurança pelas seguintes razões

1) As partículas primárias de nível micrónico têm uma estrutura em camadas mais completa. Quanto mais completa for a estrutura em camadas, melhor será a estabilidade do material, o que se reflecte na melhoria do desempenho do ciclo e do desempenho da segurança.

2) As partículas primárias com um tamanho de partícula grande têm uma melhor estabilidade cinética.

3) Outra vantagem de aumentar o tamanho das partículas é que reduz a área de superfície específica e reduz a reação lateral causada pelo contacto do material com a eletrólito de bateria de iões de lítio e a destruição da estrutura do material, o que é muito útil para a circulação e a estabilidade do material.

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