Wie wählt man durch detaillierte Analyse das Kathodenmaterial für Lithium-Ionen-Batterien aus?

lithium-ionen-akkus können während des Gebrauchs sekundär aufgeladen werden und gehören zu einem sekundären akku. Das Hauptarbeitsprinzip ist die wiederholte Bewegung von Lithiumionen zwischen positiven und negativen Polen, unabhängig von der Form der Batterie. Seine Hauptkomponenten sind Elektrolyte, positive Platten, negative Platten und Membranen. Derzeit konzentriert sich die internationale Produktion von Lithium-Ionen-Batterien hauptsächlich auf China, Japan und Südkorea. Die Hauptmärkte für Lithium-Ionen-Anwendungen sind Mobiltelefone und Computer. Mit der kontinuierlichen Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien erweitert sich das Anwendungsfeld allmählich und die Verwendung positiv polarer Materialien hat sich von monolithisch zu diversifiziert geändert. Dazu gehören: Eisenphosphatlithium vom Olivintyp, geschichtetes Kobaltsäurelithium, Mangansäure vom Spinelltyp usw., um die Koexistenz einer Vielzahl von Materialien zu erreichen.

Aus der Entwicklung der Technologie geht hervor, dass in der zukünftigen Entwicklung mehr neue Arten positiver Materialien hergestellt werden. Für das positive Elektrodenmaterial der Leistungszelle gelten strenge Anforderungen hinsichtlich Kosten, Sicherheitsleistung, Zirkulationskapazität und Energiedichte. Auf dem Gebiet der angewandten Materialien ist es aufgrund der hohen Kosten und der geringen Sicherheit von Lithiumkobaltsäure normalerweise für gewöhnliche Verbraucherbatterien in bestimmten Anwendungen anwendbar und es ist schwierig, die Anforderungen von Leistungsbatterien zu erfüllen. Die anderen oben aufgeführten Materialien wurden in den aktuellen Leistungszellen vollständig genutzt.

Lithium-Ionen-Batterie-Kathodenmaterial

In 1 wurde Lithiumkobaltsäure als positives Elektrodenmaterial am frühesten verwendet, und es ist immer noch das Hauptmaterial für positive Elektroden in Produkten der Unterhaltungselektronik. Im Vergleich zu anderen positiven Materialien kann Lithiumkobaltsäure gesehen werden, dass die Spannung im Betriebsprozess relativ hoch ist, der Spannungsbetrieb beim Laden oder Entladen relativ stabil ist und die Anforderungen eines hohen Stroms erfüllen kann, eine starke zyklische Leistung aufweist, und hat eine hohe Leitfähigkeit. Materialien und Batterien sowie andere Prozesse sind relativ stabil. Es hat jedoch auch viele Nachteile. Zum Beispiel sind die Ressourcen knapp, die Preise sind höher, Kobalt enthält Toxizität und es birgt bestimmte Risiken, wenn es verwendet wird, und es kann nachteilige Auswirkungen auf die Umwelt haben. Insbesondere kann seine Sicherheit nicht effektiv garantiert werden, was zu einem wichtigen Faktor wird, der seine umfassende Entwicklung einschränkt. Unter den daran durchgeführten Studien sind Metallkationen wie Al 3 +, Mg2 + und Ni2 + am weitesten dotiert, und mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der wissenschaftlichen Forschung bilden derzeit Metallkation-Dotierungsformen wie Al 3 + und Mg2 + wurde eingesetzt. Bei der Herstellung von Lithiumkobaltsäure werden hauptsächlich zwei Verfahren eingeschlossen, nämlich die Festphasensynthese und die Flüssigphasensynthese. Was in der Industrie üblicherweise verwendet wird, ist das Hochtemperatur-Festphasensyntheseverfahren. Es werden hauptsächlich Lithiumsalze wie Li2CO3 oder LiOH und Kobaltsalze wie CoCO3 zum Schmelzen im Verhältnis 1: 1 verwendet. Es entsteht durch Kalzinieren bei einer hohen Temperatur von 600 ° C bis 900 ° C. Gegenwärtig findet die Anwendung von Lithium-Cobalt-Säure-Materialien auf dem Markt hauptsächlich auf dem Sekundärbatteriemarkt statt, und es ist auch die beste Wahl für kleine Lithium-Ionen-Batteriematerialien mit hoher Dichte.

2, Das ternäre Kathodenmaterial hat einen relativ signifikanten ternären synergistischen Effekt. Im Vergleich zu Lithiumkobaltoxid ist ersichtlich, dass es große Vorteile in Bezug auf die thermische Stabilität aufweist, die Produktionskosten relativ niedrig sind und das beste Ersatzmaterial für Lithiumkobaltoxid werden kann. . Die Dichte ist jedoch gering und die Zyklusleistung muss verbessert werden. In dieser Hinsicht kann eine Einstellung unter Verwendung eines verbesserten Syntheseverfahrens, Ionendotierung und dergleichen vorgenommen werden. Ternäre Materialien werden hauptsächlich in zylindrischen Lithium-Ionen-Batterien wie Stahl- und Aluminiumschalen verwendet, ihre Anwendung in Softpack-Batterien ist jedoch aufgrund des Einflusses von Expansionsfaktoren stark eingeschränkt. In der zukünftigen Anwendung hat seine Entwicklungsrichtung hauptsächlich zwei Aspekte: Erstens in Richtung der Richtung mit hohem Mangangehalt, hauptsächlich bei der Entwicklung kleiner tragbarer Geräte wie Bluetooth und Mobiltelefone. Zweitens wird es in Richtung von hohem Nickelgehalt hauptsächlich in Bereichen angewendet, in denen Fahrräder mit elektrischer Energie, Elektrofahrzeuge und dergleichen einen hohen Bedarf an Energiedichte haben.

3, Lithiumeisenphosphat hat eine gute Zyklenleistung und thermische Stabilität beim Laden und Entladen. Es hat starke Sicherheitsgarantien während des Gebrauchs und das Material ist umweltfreundlich und umweltfreundlich und verursacht keine ernsthaften Umweltschäden. Gleichzeitig ist der Preis auch relativ niedrig. Chinas Batterieindustrie gilt als das beste Material für die Herstellung von Batteriemodulen in großem Maßstab. Die Hauptanwendungsbereiche sind derzeit: Elektrofahrzeuge, tragbare mobile Ladestromquellen usw. In Zukunft wird es sich in Richtung Energiespeicherstromquellen und tragbare Stromquellen entwickeln.

4, Lithiummanganoxid hat starke Sicherheit und Anti-Überladung in der Anwendung. Aufgrund der reichlich vorhandenen Manganressourcen in China ist der Preis relativ niedrig, die Umweltverschmutzung ist gering, ungiftig und harmlos, und die industrielle Aufbereitung ist relativ einfach. Während des Lade- oder Entladevorgangs wird jedoch aufgrund der Instabilität der Spinellstruktur leicht der Jahn-Teller-Effekt erzeugt, und die Auflösung von Mangan bei hohen Temperaturen macht es leicht, die Batteriekapazität zu verringern, so dass auch seine Anwendung stark ist begrenzt. Gegenwärtig besteht der Anwendungsbereich von Lithiummanganoxid hauptsächlich aus kleinen Batterien wie Mobiltelefonen, digitalen Produkten usw. In Bezug auf Energiezellen kann Lithiumeisenphosphat untereinander ersetzt werden, wodurch ein starker Wettbewerb entsteht. Die Entwicklungsrichtung wird ein Trend zu hoher Energie, hoher Dichte und niedrigen Kosten sein.

Lithium-Ionen-Batterieprodukte haben eine kräftige Entwicklung gezeigt. Mit der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie wurden Smartphones, Computer und andere Produkte in großem Umfang eingesetzt. Dies wird die Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien erhöhen und ihnen größere Entwicklungsmöglichkeiten bieten. Gleichzeitig wurden nach und nach fahrzeugmontierte Lithiumionen und Energiespeicherstromversorgungen entwickelt, die neue Wachstumspunkte für Lithiumionenbatterien bieten. Daher ist es in der zukünftigen Entwicklung notwendig, die Forschung zu diesem Aspekt zu verstärken, damit die Rolle von Lithium-Ionen-Batterien eine größere Rolle spielt, was auch zum kontinuierlichen Austausch ihrer Batteriematerialien führen wird.

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