Знання про матеріал Li(NiCoMn)O2 та підвищення безпеки

Що таке Li (NiCoMn) O2?

Потрійні нікель-кобальт-марганцеві матеріали зазвичай відносяться до Li (NiCoMn) O2. Цей матеріал має потрійний синергетичний ефект, а його електрохімічні характеристики кращі, ніж у будь-якого окремого матеріалу, поєднуючи в собі стабільність циклу LiCoO2, високу питому ємність LiNiO2 і термічну стабільність, безпеку і низьку ціну LiMn2O4.

Збільшення вмісту нікелю в потрійних матеріалах нікель-кобальт-марганець може покращити здатність матеріалу до оборотного впровадження літію. Однак явище змішування катіонів схильне до змішування. Зі збільшенням вмісту нікелю, чим сильніша суміш нікелю та літію в матеріалі, тим більше відбувається незворотна втрата ємності.

В основному використовується в нових енергетичних транспортних засобах, електричних мотоциклах, електричних велосипедах, електричних інструментах, накопичувачах енергії, підмітальних роботах, безпілотних літальних апаратах, інтелектуальних пристроях, що носяться, та інших галузях.

Переваги та недоліки Li (NiCoMn) O2

Переваги Li (NiCoMn) O2

(1) Висока щільність енергії, теоретична ємність досягає 280 мАг/г, а фактична ємність виробу перевищує 150 мАг/г;

(2) Хороші показники циркуляції, з відмінною стабільністю циркуляції при кімнатній і високій температурі;

(3) Платформа має високу, стабільну та надійну напругу в діапазоні 2,5-4,3/4,4 В;

(4) Хороша термічна стабільність і стабільне термічне розкладання матеріалу під час заряджання при напрузі 4,4 В;

(5) Тривалий термін служби, термін служби 1С у 800 разів для підтримки потужності понад 80%;

(6) Ідеальна кристалічна структура, малий саморозряд, відсутність ефекту пам'яті та інші видатні переваги.

З характеристик Li (NiCoMn) O2, потрійна літієва батарея має високу щільність енергії, високу напругу і тривалий термін служби, що особливо підходить для акумуляторна батарея для електричного мотоцикла.

Недоліки Li (NiCoMn) O2

(1) Умови приготування дуже суворі, а комерційне виробництво - складне.

(2) Погана термостабільність і низька продуктивність циклу.

Фактор ціни на Li (NiCoMn) O2

Сировина та матеріали

На ринку літієвої солі не вистачає руди і сировини, виробництво ще не збільшилося, спот важко знайти, поточний ринковий попит слабкий, враховуючи допуск на подальшу переробку, ціна впала; ціна на ринку сульфату нікелю все ще сильна і слабка; попит на терміналі кобальтової солі все ще пригнічений, менталітет операторів ведмежий, а металургійний комбінат супроводжував падіння ціни на пропозицію.

Попит

Під впливом кінцевого попиту на катодний матеріал виробничі настрої залишаються сильними, а план закупівель на заводах з виробництва акумуляторів сповільнився. Після скасування державних субсидій невизначеність щодо майбутнього ринку все ще залишається сильною.

Виробництво

Обсяги виробництва деяких підприємств скоротилися в листопаді, загальний обсяг пропозиції в місячному вимірі знизився приблизно на 5%, тоді як попит на закупівлі в подальшому продовжує сповільнюватися, показники в грудні можуть бути більш очевидними.

Метод модифікації Li (NiCoMn) O2

За допомогою оксиду металу (Al2O3, TiO2, ZnO, ZrO2 та ін.) модифікують поверхню Li (NiCoMn) O2, роблять матеріал і електроліт механізованими, зменшують побічну реакцію матеріалу і електроліту, інгібують розчинення іонів металу.

Покриття оксидами ZrO2, TiO2 і Al2O3 може запобігти виникненню імпедансу під час заряджання та розряджання літій-іонного акумулятораПокриття ZrO2 покращує стійкість до циклу експлуатації матеріалу, в тому числі покриття ZrO2 спричиняє мінімальне збільшення поверхні матеріалу, а покриття Al2O3 не зменшує початкову розрядну здатність.

Як підвищити безпеку Li (NiCoMn) O2?

З точки зору щільності енергії, Li (NiCoMn) O2 має абсолютні переваги над LFP і LMO, але показники безпеки є проблемою, яка завжди обмежувала його широкомасштабне застосування.

Важко хотіти велику ємність в чистому вигляді потрійна літієва батарея для проходження тесту на безпеку, тому батарея великої ємності зазвичай використовується разом з літій-марганцевим оксидом. Відповідно до зібраних даних, існують наступні рішення для вирішення проблеми потрійної безпеки:

1. Виберіть Li (NiCoMn) O2 з оптимальним співвідношенням характеристик безпеки

Як ми всі знаємо, чим вищий вміст нікелю в Li (NiCoMn) O2, тим гірша стабільність матеріалу і тим гірша безпека. В даний час співвідношення найкращого безпечного потрійного нікель-кобальт-марганець становить 1:1:1, тобто, як правило, його називають 111 потрійним, 111 потрійний має найкращу стабільність, головним чином тому:

1) Частка нікелю відносно низька (порівняно з 422/523 і т.д.), тому в процесі підготовки матеріалу легше сформувати повноцінну шарувату структуру, враховуючи при цьому енергетичну щільність.

2) Частка марганцю відносно висока (відносно 422 / 523 і т.д.), і марганець є важливим елементом структурної стабільності Li (NiCoMn) O2.

3) Співвідношення нікелю та марганцю становить 1:1, і нікель, і марганець є позитивними 2-валентними та позитивними 4-валентними з найвищою стабільністю (тут 111 потрійний є найбільш придатним для високовольтного Li (NiCoMn) O2, якщо прорив вузького місця електроліту високої напруги, його щільність енергії не поступатиметься будь-якому високому нікелевому потрійному, а продуктивність циклу та обробки електродів на кілька класів вище).

На закінчення, 111 тернарний акумулятор великої ємності має найкращу безпеку.

2. Покращення від самого Li (NiCoMn) O2

Li (NiCoMn) O2 сам по собі є новим матеріалом, отриманим шляхом легування. Якщо до потрійного сплаву додавати інші елементи, це не тільки вплине на його електрохімічні властивості, але й висуне додаткові вимоги до процесу приготування. Зростання вартості також обмежить застосування тернарних матеріалів в енергетиці.

Процес нанесення покриття впливає на консистенцію продукту, тому найкращий спосіб покращити показники безпеки матеріалу ґрунтується на передумові зробити продукт придатним для промислового використання.

Li (NiCoMn) O2 - це первинна частка, подібна до літій-кобальтового оксиду. На додаток до своїх великих переваг у щільності ущільнення та продуктивності обробки електродів, він також покращує безпеку з наступних причин:

1) Первинні частинки мікронного рівня мають більш повну шарувату структуру. Чим повніша шарувата структура, тим краща стабільність матеріалу, що відображається на підвищенні продуктивності циклу і показників безпеки.

2) Первинні частинки з великим розміром мають кращу кінетичну стабільність.

3) Ще однією перевагою збільшення розміру частинок є те, що це зменшує питому поверхню і знижує побічну реакцію, спричинену контактом матеріалу з електроліт для літій-іонних акумуляторів і руйнування структури матеріалу, що дуже корисно для циркуляції та стабільності матеріалу.