Lithiumbatterie-Kathodenmaterial

Die Hauptbestandteile der Lithiumionenbatterie umfassen einen Elektrolyten, einen Separator, ein positives und ein negatives Material und dergleichen. Das positive Elektrodenmaterial nimmt einen großen Anteil ein (das Massenverhältnis der positiven und negativen Materialien beträgt 3: 1 bis 4: 1), da die Leistung des positiven Elektrodenmaterials die Leistung der Lithiumionenbatterie und die Kosten direkt beeinflusst bestimmt die Batteriekosten.

Eine Lithiumionenbatterie ist ein Sekundärbatteriesystem, bei dem zwei verschiedene Lithiuminterkalationsverbindungen, die Lithiumionen reversibel einführen und extrahieren können, als positive Elektrode und negative Elektrode einer Batterie verwendet werden. Während des Ladens werden Lithiumionen aus dem Kristallgitter des positiven Elektrodenmaterials entfernt und nach dem Durchgang durch den Elektrolyten in das Kristallgitter des negativen Elektrodenmaterials eingeführt, so dass die negative Elektrode reich an Lithium ist und die positive Elektrode an Lithium abgereichert ist ;; Während der Entladung werden nach dem Durchgang Lithiumionen aus dem Kristallgitter des negativen Elektrodenmaterials freigesetzt. Nachdem der Elektrolyt in das Kristallgitter des positiven Elektrodenmaterials eingeführt wurde, ist die positive Elektrode reich an Lithium und die negative Elektrode ist an Lithium abgereichert . Somit ist der Unterschied zwischen den positiven und negativen Materialien beim Einsetzen und Extrahieren von Lithiumionen in Bezug auf das Potential des Metalllithiums die Betriebsspannung der Batterie.

Der lithium-ionen-akku ist eine neue Generation umweltfreundlicher Hochenergie-Akkus mit hervorragender Leistung, die zu einem der wichtigsten Punkte der High-Tech-Entwicklung geworden ist. Lithium-Ionen-Batterien weisen die folgenden Eigenschaften auf: Hochspannung, hohe Kapazität, geringer Verbrauch, kein Memory-Effekt, keine Verschmutzung, geringes Volumen, kleiner Innenwiderstand, weniger Selbstentladung und mehr Zyklen. Aufgrund der oben genannten Eigenschaften wurden Lithium-Ionen-Batterien in vielen zivilen und militärischen Bereichen wie Mobiltelefonen, Notebooks, Videokameras und Digitalkameras eingesetzt.

Trocknen von Lithiumbatteriekathodenmaterial durch Mikrowellentrocknung Neue Technologie, die das Problem der Trocknungszeit der herkömmlichen Lithiumbatteriekathodenmaterialtrocknungstechnologie löst, den Kapitalumsatz verlangsamt, ungleichmäßig trocknet und die Trocknungstiefe unzureichend macht

Spezifische Merkmale sind:

1. Mit Lithiumbatterie-Kathodenmaterial können Mikrowellentrocknungsgeräte schnell und schnell die Tiefentrocknung in wenigen Minuten abschließen. Der endgültige Wassergehalt kann mehr als ein Tausendstel erreichen

2. Mikrowellentrocknendes Lithiumbatterie-Kathodenmaterial, das gleichmäßig getrocknet ist und eine gute Trocknungsqualität aufweist.

3. Mikrowellentrocknendes Lithiumbatterie-Kathodenmaterial, das energieeffizient, sicher und umweltfreundlich ist.

4. Mikrowellentrocknungsbatteriekathodenmaterial, das keine thermische Trägheit aufweist und dessen Sofortigkeit leicht zu kontrollieren ist. Das mikrowellengesinterte Lithiumbatteriekathodenmaterial weist die Eigenschaften einer schnellen Heizrate, einer hohen Energienutzungsrate, einer hohen Heizleistung, Sicherheit und Hygiene auf und kann die Gleichmäßigkeit und Ausbeute des Produkts verbessern und die Mikrostruktur und Eigenschaften des gesinterten Materials verbessern.

In den letzten Jahren wurden Richtlinien im Zusammenhang mit Lithiumbatterien eingeführt, um die Gründung von vor- und nachgelagerten Unternehmen in der Branche zu fördern. Die Lithiumbatterie besteht hauptsächlich aus einem positiven Elektrodenmaterial, einem negativen Elektrodenmaterial, einem Separator und einem Elektrolyten, und das positive Elektrodenmaterial macht mehr als 40% der Gesamtkosten der Lithiumbatterie und der Leistung der positiven Elektrode aus Das Material wirkt sich direkt auf verschiedene Leistungsindizes der Lithiumbatterie aus, sodass Lithiumbatteriekathodenmaterialien in Lithiumbatterien eine zentrale Position einnehmen.

Derzeit vermarktete Lithiumbatteriekathodenmaterialien umfassen Lithiumcobaltat, Lithiummanganat, Lithiumeisenphosphat und ternäre Materialien.

Mit der rasanten Entwicklung der chinesischen Wirtschaft, der steigenden Nachfrage nach neuen Materialien für Batterien, verbunden mit der starken Nachfrage nach neuen, effizienten und umweltfreundlichen Batteriematerialien für Mobiltelefone, Notebooks, Digitalkameras, Videokameras, Automobile usw., Chinas Der Markt für neue Batteriematerialien wird weiter wachsen. Lithiumbatterie als zukünftige Entwicklungsrichtung der Batterie, ihre Marktentwicklungsaussichten für Kathodenmaterialien sind vielversprechend. Gleichzeitig werden die Förderung von 3G-Mobiltelefonen und die groß angelegte Kommerzialisierung neuer Energiefahrzeuge neue Möglichkeiten für Lithiumbatterie-Kathodenmaterialien eröffnen.

Obwohl Lithiumbatterie-Kathodenmaterialien einen breiten Markt haben, sind die Aussichten sehr optimistisch. Lithiumbatterie-Kathodenmaterialien weisen jedoch immer noch bestimmte technische Engpässe auf, insbesondere die Vorteile einer hohen Kapazität und einer starken Sicherheitsleistung wurden nicht vollständig genutzt.

Tatsächlich kann im Bereich der Lithiumbatterie-Kathodenmaterialien jede kleine technologische Innovation eine neue Runde der Marktexpansion auslösen. Chinesische Unternehmen sollten die Forschung und Entwicklung von Schlüsseltechnologien für Kathodenmaterialien stärken, eine international führende Position einnehmen und die Wettbewerbsfähigkeit verbessern. Nutzen Sie den internationalen Wettbewerb.

Derzeit haben Lithiumbatterien eine geringe Energiedichte. Erstens ist die Energiedichte niedrig, das Auto ist schwer, der Platz ist klein und neue Batteriematerialien müssen entdeckt werden. Zweitens ist die Akkulaufzeit schlecht. Es wird gesagt, dass die Ausdauer von mehr als 100 Kilometern der ideale Zustand ist. Die tatsächliche Straßenlebensdauer beträgt ca. 60 Kilometer. Wenn es in einer großen Stadt wie Peking ist, reichen 60 Kilometer nicht aus. Der dritte ist schlechte Sicherheit. Dieses Problem ist immer noch umstritten, da die zur Herstellung der Batterie verwendeten Materialien instabil sind und leicht explodieren können.

Das Anodenmaterial der Lithiumbatterie erfasst die Sicherheitsleine der Leistungsbatterie. Im Lithium-Ionen-Batterie-Anodenmaterial nehmen amorpher Kohlenstoff, Silizium oder Zinn neben graphitierten Mesokohlenstoff-Mikrokügelchen (MCMB) einen kleinen Teil des Marktes ein, natürlicher Graphit und künstlicher Graphit machen mehr als 90% des Marktanteils von Anodenmaterialien aus . In der Marktstatistik für Anodenmaterialien von 2011 belief sich die weltweite Gesamtproduktion an Anodenmaterialien auf 32.000 Tonnen, was einer Steigerung von 28% gegenüber dem gleichen Zeitraum des Vorjahres entspricht, in dem sowohl natürliche Graphit- als auch künstliche Graphitanodenmaterialien 89% des Marktes ausmachten Aktie. In den letzten Jahren haben aufgrund des Wachstums elektronischer Produkte, insbesondere der Anwendung von Lithium-Ionen-Batterien im Bereich von Tablet-PCs für Mobiltelefone, die entsprechenden positiven und negativen Materialien von Batterien in den letzten Jahren rapide zugenommen. Graphitanodenmaterialien wurden von 2009 bis 2011 kontinuierlich verwendet. Die Wachstumsrate in drei Jahren hat mehr als 25% erreicht.

Im Jahr 2013 erreichte die weltweite Membrannachfrage 563 Millionen Quadratmeter, was dem 1,41-fachen der Marktkapazität im Jahr 2011 entspricht, und der Produktionswert betrug rund 1,7 Milliarden US-Dollar. Die Nachfrage auf dem heimischen Barrierefolienmarkt belief sich 2011 auf rund 128 Millionen Quadratmeter. Chinas Lithiumbatterieprodukte machten etwa 30% des Weltmarktanteils aus. Die Marktnachfrage nach Haushaltsseparatoren ist parallel zum Lithiumbatteriemarkt gewachsen.

Gegenwärtig hängen 80% des Verbrauchs an inländischen Separatorfolien von Importen ab, und es besteht noch viel Raum für die Nachfrage nach inländischen Separatoren. Der Anteil der inländischen Separatoren am heimischen Markt wird rasch steigen. Im Jahr 2013 wird der Anteil der inländischen Separatoren am Inlandsmarkt voraussichtlich 30% und im Jahr 2015 40% übersteigen.

Zusammenfassend ist die Entwicklungsrichtung von Lithiumionenbatterie-Kathodenmaterialien Lithiumeisenphosphat. Obwohl die Forschung und Entwicklung von heimischen Lithiumeisenphosphat-Kathodenmaterialien in vollem Gange ist, fehlen originale innovative Technologien. Lithium-Ionen-Batterieanodenmaterialien haben in Zukunft zwei Entwicklungsrichtungen - Lithiumtitanat-Materialien und Materialien auf Siliziumbasis. Die in den letzten Jahren in China entwickelten Materialien auf Siliziumbasis können grundsätzlich die Anforderungen einer hohen spezifischen Kapazität, hoher Leistungseigenschaften und einer langen Lebensdauer erfüllen. Die Industrialisierung muss jedoch auch die Einschränkungen von Prozess, Kosten und Umwelt überwinden. China hat einige Erfolge bei der Lokalisierung von Lithium-Ionen-Batterieseparatoren erzielt, aber es ist noch ein langer Weg, um die Massenproduktion von High-End-Produkten zu erreichen. Lithiumhexafluorophosphat besitzt einen absoluten Marktvorteil bei Lithium-Ionen-Batterieelektrolyten, aber China unterliegt grundsätzlich der japanischen Technologie und seine unabhängige Forschungs- und Entwicklungsstärke ist schwach.

Leitfähige Beschichtung in Batteriematerialien

Die Oberflächenbehandlung von batterieleitenden Substraten mit Funktionsbeschichtungen ist eine bahnbrechende technologische Innovation. Kohlenstoffbeschichtete Aluminiumfolie / Kupferfolie ist eine gleichmäßige und feine Beschichtung von nanoleitendem Aluminiumgraphit und kohlenstoffbeschichteten Partikeln auf der Kupferfolie. Es bietet eine ausgezeichnete statische Leitfähigkeit und sammelt den Mikrostrom des aktiven Materials, wodurch der Kontaktwiderstand zwischen dem positiven / negativen Elektrodenmaterial und dem Stromkollektor erheblich verringert und die Haftung zwischen beiden verbessert werden kann, wodurch die Bindung verringert wird. Die Menge des verwendeten Mittels führt wiederum zu einer signifikanten Steigerung der Gesamtleistung der Batterie.

Die Beschichtung basiert auf Wasser (wässriges Mittelsystem) und ölig (organisches Lösungsmittelsystem).

Leistungsvorteile von leitfähigen Beschichtungen, die mit Kohlefolie / Kupferfolie beschichtet sind

1. Verbessern Sie die Konsistenz des Akkus erheblich und reduzieren Sie die Batteriezusammensetzung erheblich. Sowie:

· Reduzieren Sie den dynamischen Innenwiderstand der Batterie erheblich.

· Verbesserung der Konsistenz des Differenzdrucks des Akkus;

· Verlängerung der Akkulaufzeit;

· Reduzieren Sie die Batteriezusammensetzung erheblich.

2. Verbessern Sie die Haftung und Haftung des aktiven Materials und des Stromkollektors und senken Sie die Herstellungskosten des Polschuhs. Sowie:

Verbesserung der Haftung des positiven Elektrodenmaterials und des Kollektors unter Verwendung des wässrigen Systems;

Verbesserung der Haftung von nanoskaligen oder Submikron-Kathodenmaterialien und -kollektoren;

Verbesserung der Haftung von Lithiumtitanat oder anderen Anodenmaterialien und -kollektoren mit hoher Kapazität;

· Verbessern Sie die Durchgangsrate des Polschuhs und senken Sie die Herstellungskosten des Polschuhs.

Testkarte der Haftung von Batteriepolstücken, die mit Kohlefolie und Leichtfolie beschichtet sind

Nachdem die kohlenstoffbeschichtete Aluminiumfolie verwendet worden war, wurde die Haftung des Polschuhs von 10 gf auf 60 gf erhöht (unter Verwendung eines 3 M-Bandes oder eines 100-bar-Messverfahrens), und die Haftung wurde bemerkenswert verbessert.

3. Reduzieren Sie die Polarisation, erhöhen Sie die Vergrößerung und die Grammkapazität und verbessern Sie die Batterieleistung. Sowie:

· Den Anteil des Bindemittels im aktiven Material teilweise verringern und die Grammkapazität erhöhen;

Verbesserung des elektrischen Kontakts zwischen Wirkstoff und Stromkollektor;

· Reduzieren Sie die Polarisation und verbessern Sie die Leistung.

Leistungsdiagramm der Batterierate verschiedener Aluminiumfolien

Unter diesen ist C-AL kohlenstoffbeschichtete Aluminiumfolie, E-AL ist geätzte Aluminiumfolie, U-AL ist leichte Aluminiumfolie.

4. Schützen Sie den Stromkollektor und verlängern Sie die Batterielebensdauer. Sowie:

· Verhindern Sie, dass der Kollektor korrodiert und oxidiert.

· Erhöhen Sie die Oberflächenspannung des Kollektors und verbessern Sie die einfache Beschichtungsleistung des Kollektors.

? Kann die teure geätzte Folie ersetzen oder die ursprüngliche Standardfolie durch eine dünnere Folie ersetzen.

Batteriezyklusdiagramm verschiedener Aluminiumfolien (200 Wochen)

(1) Ist eine leichte Aluminiumfolie, (2) ist eine geätzte Aluminiumfolie und (3) ist eine kohlenstoffbeschichtete Aluminiumfolie.

Studie zu Anodenmaterialien für Lithiumbatterien

Als negatives Elektrodenmaterial einer Lithium-Sekundärbatterie zunächst metallisches Lithium, gefolgt von einer Legierung. Sie können jedoch die Sicherheitsleistung von Lithium-Ionen-Batterien nicht lösen, was zur Geburt von Lithium-Ionen-Batterien mit Kohlenstoffmaterialien als negativer Elektrode führte.

Das negative Elektrodenmaterial der Polymer-Lithium-Ionen-Batterie ist im wesentlichen das gleiche wie das der Lithium-Ionen-Batterie. Wie aus der Entwicklung von Polymer-Lithium-Ionen-Batterien ersichtlich ist, wurden seit der Vermarktung von Lithium-Ionen-Batterien die folgenden negativen Elektrodenmaterialien untersucht: graphitierte Kohlenstoffmaterialien, amorphe Kohlenstoffmaterialien, Nitride, Materialien auf Siliziumbasis, Materialien auf Zinnbasis, neue Legierungen und andere Materialien. In diesem Kapitel werden hauptsächlich praktische Anodenmaterialien beschrieben, nämlich graphitierte Kohlenstoffmaterialien, und andere Anodenmaterialien werden erörtert.

Für die praktische Anwendung des Anodenmaterials sind neben der reversiblen Kapazität, der irreversiblen Kapazität und der Zyklusleistung viele Faktoren zu berücksichtigen. Dazu sollte auch die Haftung des Anodenmaterials am Stromkollektor gehören (Beschichtungseigenschaften) die Vorbereitung der negativen Elektrodenlasche. Verdichtungsdichte, volumetrische Kapazitätsdichte, Massenkapazitätsdichte usw. und diese letzteren Faktoren werden von denjenigen, die sich mit der Untersuchung negativer Elektrodenmaterialien befassen, häufig ignoriert. Natürlich sind auch die Leitfähigkeit und die spezifische Oberfläche des negativen Elektrodenmaterials zu berücksichtigende Faktoren.

Aufgrund der Vielfalt der Kohlenstoffmaterialien werden zum besseren Verständnis der Anodenmaterialien einige Grundkenntnisse über Kohlenstoffmaterialien eingeführt.

Die Seite enthält den Inhalt der maschinellen Übersetzung.