Was ist eine lithiumreiche Manganbasis?

Gegenwärtig sind lithium-eisenphosphat-batterien und ternäre Batterien die heißesten power-batterien in der neuen Energie-Automobilindustrie. Lithiumreiche Manganbatterien, die in große Hoffnungen versetzt wurden, wurden nicht erhitzt. Das Netzwerk für Elektrofahrzeugressourcen erfuhr, dass in der 310. Charge neuer Fahrzeuge, die vom Ministerium für Industrie und Informationstechnologie im Juli veröffentlicht wurde, Fulithium-Mangan-Batterien in der von Zhejiang Yuyou Power bereitgestellten Unterstützungsliste aufgeführt wurden. Das unterstützende Modell ist der reine Elektrowagen Xinri XRF5032XXYBEV, hergestellt von Jiangsu Lujianzhou, New Energy Vehicle Co., Ltd., der die lokale Marke RQ5026XXYEVZ1, den reinen Elektro-Lieferwagen, und Xinri (Wuxi) Development Co., Ltd., herstellt ist das erste Mal in China oder der Welt.

Lithiumreiche Manganbasis mit unbegrenzter Zukunft

China misst der neuen Energieautobranche große Bedeutung bei und listet neue Energiefahrzeuge als eine der sieben strategischen aufstrebenden Industrien auf. Bei neuen Energiefahrzeugen ist unabhängig von der nationalen Förderpolitik der Schlüsselfaktor für ihre Entwicklung, ob sie die Bedürfnisse der Verbraucher erfüllen können. Gegenwärtig haben die meisten kommerziellen reinen Elektrofahrzeuge aufgrund des Niveaus der Kraftzellentechnologie immer noch eine geringe Laufleistung, und die Verbraucher haben ernsthafte "Laufleistungsangst" um sie. Das Ressourcennetz für Elektrofahrzeuge hat erfahren, dass das reine Elektrofahrzeug eine Reichweite von 320 Kilometern hat, die die Bedürfnisse der meisten Verbraucher erfüllen kann. Die Ausdauer von 600 Kilometern nahe der Kilometerleistung des Tankwagens unter vollem Öl kann die "Kilometerangst" der Verbraucher beseitigen. Daher ist die Entwicklung einer neuen Generation von Kraftzellen mit hoher Energiedichte eine unvermeidliche Anforderung und ein Trend für die zukünftige Entwicklung von Kraftzellen.

Für die derzeitige Industrie hat die Technologie zur Reduzierung der Masse des inaktiven Materials des Kerns zur Erhöhung der Energiedichte der Kraftzelle ihren Höhepunkt erreicht. Es ist effektiver, die Energiedichte der Leistungszelle durch Verwendung eines positiven und negativen Materials mit höherer Energiedichte zu erhöhen. Das Ressourcennetzwerk für Elektrofahrzeuge hat erfahren, dass unter den bekannten positiven Elektrodenmaterialien das Entladungsverhältnis von lithiumreichen positiven Elektrodenmaterialien auf Manganbasis bis zu 300 mAh / g beträgt, was die derzeitige kommerzielle Anwendung von lithiumeisenphosphat und ternären Materialien darstellt. Etwa doppelt so hoch wie das Entladungsverhältnis. Es eignet sich sehr gut zur Herstellung einer neuen Generation von Lithiumbatterie-Positivelektrodenmaterial mit hoher Energiedichte. Lithiumreiche Materialien auf Manganbasis bieten die Vorteile niedriger Kosten, hoher Kapazität, ungiftiger Sicherheit usw. Die Verwendung von Kathodenmaterialien kann die Anforderungen von Leistungsbatterien in Elektrofahrzeugen und anderen Bereichen erfüllen. Nach der Lösung der damit verbundenen technischen Probleme hat lithiumreiches Mangan-positives Elektrodenmaterial den absoluten Vorteil, dass die entladungsspezifische Kapazität der groß angelegten Förderung von Elektrofahrzeugen förderlich ist.

Synthesemethoden und Probleme der lithiumreichen Manganbase

Lithiumreiche Mangan-positive Elektrodenmaterialien weisen hauptsächlich die folgenden Synthesemethoden auf:

Co-Fällungsmethode. Das Co-Präzipitationsverfahren ist das gleichmäßige Mischen mehrerer Übergangsmetallionen auf atomarer Ebene, die Form der Probe bildet leicht eine regelmäßige Kugel und die Partikelgrößenverteilung ist gleichmäßig.

Sol-Gel-Methode. Die elektrochemischen Eigenschaften der nach diesem Verfahren synthetisierten lithiumreichen Manganbase sind relativ gut, aber die Morphologie des Produkts ist nicht leicht zu kontrollieren. Es erfordert oft eine große Menge teurer organischer Säuren oder Alkohole und die Kosten sind hoch.

Drittens die Festphasenmethode. Das Festphasenverfahren erfordert eine gute Mischung von Rohmaterialien und eine ausreichende Diffusion mehrerer Übergangsmetallionen während der Kalzinierung.

Lithiumreiches Mangan-Positivelektrodenmaterial hat einen absoluten Vorteil gegenüber der Kapazität, aber es ist noch ein langer Weg, um es auf Leistungsbatterien anzuwenden, da es immer noch die folgenden technischen Probleme aufweist:

Erstens ist die irreversible Kapazität des ersten Zyklus relativ groß. Studien zeigen, dass der erste Coulomb-Wirkungsgrad normalerweise 75% beträgt und nach Modifikation etwa 88% erreichen kann. Dies liegt daran, dass, wenn die erste Ladung über 4,5 V liegt, O2-im Gitter von Li + zu Li begleitet wird. Die Form von O wird entfernt. Um das Gleichgewicht der Ladung aufrechtzuerhalten, wandern die Übergangsmetallionen auf der Oberfläche in die Körperphase und nehmen die von Li + verbleibende oktaedrische Position ein, was dazu führt, dass Li + während der Entladung nicht vollständig zurückkehren kann, was zu einem irreversiblen Kapazitätsverlust führt . Wenn Unternehmen die Batterieindustrie entwerfen, müssen sie daher die Effizienz der ersten Verwendung von positiven Polen berücksichtigen und die Bildung von Lithiumdendriten aufgrund des Fehlens eines Designs mit negativer Elektrodenqualität vermeiden.

Zweitens fällt die Spannungsplattform ab und die zyklische Stabilitätsleistung ist schlecht. Aufgrund der Migration von Mn-Ionen zu Lithiumleerstellen in der Lithiumschicht während des Lade- und Entladevorgangs wird die Schichtstruktur des Materials allmählich in die Spinellphase umgewandelt. Aufgrund des hohen Betriebsspannungsfensters des Materials muss der Spannungsbereich der gesamten Batterie auf 2,0 bis 4,7 V eingestellt werden, um ihre Kapazität voll auszuschöpfen. Derzeit können die meisten kommerziellen Elektrolyte den Bedarf noch nicht decken. Im Allgemeinen wird das Spannungsfenster während des zyklischen Testens auf 2,5 bis 4,5 V eingestellt, wodurch die Verwendung hochspezifischer Energievorteile von Lithium-reichen Kathodenmaterialien auf Manganbasis begrenzt wird. Daher ist es notwendig, die lithiumreichen positiven Elektrodenmaterialien auf Manganbasis durch Oberflächenbeschichtung, Körperphasendotierung und Partikel-Nanokristallisation zu modifizieren. Darüber hinaus werden auch passende Hochdruckelektrolyte eingesetzt.

Drittens sind die Lagerleistung und die Beschichtungsleistung relativ schlecht. Die Speicherleistung ist ein Schlüsselfaktor, der die Praktikabilität von Kathodenmaterialien beeinflusst. Alle physikalischen und chemischen Eigenschaften von Kathodenmaterialien müssen während der Herstellung, Lagerung, des Transports und der Batterieherstellung stabil bleiben. Verwandte Studien haben gezeigt, dass es aufgrund der großen Alkalität und der rauen Oberfläche von lithiumreichen Mangan-positiven Elektrodenmaterialien leichter ist, Feuchtigkeit zu absorbieren als isopolare Lithium-Kobalt-Materialien, weshalb Wasser während der Herstellung von Kraftzellen streng kontrolliert werden muss. Um das Problem der verringerten Haftung und des Batteriegases beim Beschichtungsprozess zu vermeiden.

Obwohl es immer noch verschiedene Probleme bei der Entwicklung einer lithiumreichen Manganbase gibt, kann diesmal der erste Satz von Produkten als ein Blick auf die Kommerzialisierung der lithiumreichen Manganbase angesehen werden. Ob lithiumreiches Mangan in Zukunft ein Mainstream-positives Material ist oder nicht, wir freuen uns darauf.

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