Wer wird am Ende über den Kampf um das Kathodenmaterial der Leistungsbatterie lachen?

China Energy Storage Network News: Neue Energiefahrzeuge sind die Richtung der Automobilentwicklung. Power-Batterien sind das Herzstück neuer Energiefahrzeuge. Das technische Niveau und die industrielle Entwicklung sind für den großtechnischen Einsatz von Elektrofahrzeugen von großer Bedeutung. Mit der zunehmenden Konzentration der Power-Batterie-Industrie und der allmählichen Reife der Technologieroute wird sich die zukünftige Power-Batterie zu einer sichereren, längeren Lebensdauer und schnelleren Ladegeschwindigkeit entwickeln.

Gegenwärtig gibt es viele technische Wege für Leistungsbatteriekathodenmaterialien, hauptsächlich um Lithiumeisenphosphat, ternäre Materialien, Lithiumkobaltoxid und Lithiummanganat. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Technologie, welche Art von Kathodenmaterialtechnologie-Route ist dann in der Leistungsbatterie? Ist das Feld wettbewerbsfähiger?

1, Lithiumeisenphosphat

Aufgrund seiner guten Sicherheit, langen Lebensdauer, reichlich vorhandenen Rohstoffressourcen und ohne Umweltverschmutzung wurde Lithiumeisenphosphat von vielen Herstellern von Leistungsbatterien unter der Leitung von BYD nachgefragt. Der Erfolg der chinesischen Lithium-Eisenphosphat-Technologie ist für ausländische Mainstream-Hersteller von Power-Batterien unerwartet.

Es gibt viele Vorteile von Lithiumeisenphosphat, aber die Nachteile liegen auch auf der Hand. Neben der extrem schlechten Zyklusleistung bei niedrigen Temperaturen ist der Hauptnachteil die geringe Leitfähigkeit und Abgriffsdichte und die Energiedichte beträgt nur 120 - 150 wh / kg. Die Einführung von Subventionen für Energiebatterien nach Energiedichte kann die Entwicklung von Lithiumeisenphosphat-Powerbatterien behindern, aber die Verwendung von Lithiumeisenphosphat in Elektrobussen ist unersetzlich und der Marktraum ist auch in Zukunft breit.

Derzeit haben Batteriehersteller, die Lithiumeisenphosphat verwenden, BYD, Beida Xianxing, Shenzhen Wotema, Hefei Guoxuan und so weiter. In Zukunft wird sich Lithiumeisenphosphat in Richtung zunehmender Energiedichte entwickeln. Es ist denkbar, Graphen, Kohlenstoffnanoröhren und andere Additive zu verwenden, um die Geschwindigkeitskapazität zu erhöhen, oder Lithiummangan-Eisenphosphat zu verwenden, um die Spannung zu erhöhen, wodurch die Energiedichte um 15 bis 20% erhöht wird.

2, Lithiumkobaltoxid und Lithiumnickelat

Lithiumcobaltat ist das erste Lithiumbatteriekathodenmaterial für kommerzielle Anwendungen. Die erste Generation kommerzieller lithium-ionen-batterien ist die Lithium-Kobaltoxid-Lithium-Ionen-Batterie, die Sony 1990 auf den Markt gebracht hat und die dann in Konsumgütern weit verbreitet ist. Anwendung.

Der größte Nachteil von Lithiumkobaltoxid ist jedoch die geringe Masse-zu-Kapazität. Die theoretische Grenze liegt bei 274 mah / g. Aus Gründen der strukturellen Stabilität kann es in praktischen Anwendungen nur 137 mah / g erreichen. Gleichzeitig sind aufgrund der relativ geringen Kobaltreserven auf der Erde die Kosten für Lithiumkobaltoxid hoch und es ist schwierig, sich im Bereich der Leistungsbatterien in großem Maßstab zu verbreiten.

Ähnlich wie Lithiumcobaltat ist das ideale Lithiumnickelat eine hexagonale Schichtstruktur vom α- NaFeO2-Typ. Die theoretische Kapazität von Lithium-Nickelat-Kathodenmaterial beträgt 275 mah / g, der tatsächliche Wert beträgt 180 bis 200 mah / g und das durchschnittliche Lithium-Insertionspotential beträgt etwa 3,8 v. Im Vergleich zu Lithium-Cobaltat sind die Nickelreserven größer als Kobalt und relativ billig Lithiumnickelat ist jedoch schwer zu synthetisieren und weist eine schlechte Zyklusleistung auf. Reinphasen-Lithium-Nickelat ist nicht praktikabel.

3, Lithiummanganat

Lithiummanganat kommt den derzeit verwendeten Lithiumkobaltoxid- und ternären Materialien sehr nahe. Der Batterieproduktionsprozess ist sehr ausgereift. Die Leistungsbatterie-Produktionslinie ist grundsätzlich mit der bestehenden Produktionslinie kompatibel. Insbesondere beabsichtigen Japan und Südkorea, eine Batterie vom Typ 18650 zu verwenden, um ein Leistungsbatteriemodul zu bilden. Die technische Idee erleichtert die Herstellung von Lithium-Manganat-akkus.

Der größte Nachteil von Lithiummanganat ist seine schlechte Temperaturwechselleistung, aber es hat auch seine eigenen einzigartigen Vorteile im Vergleich zu Lithiumeisenphosphat.

(1) Das Volumen-Energie-Verhältnis von Lithiummanganat ist besser als das von Lithiumeisenphosphat

Die Kapazität von Lithiummanganat ist etwa 25% niedriger als die von Lithiumeisenphosphat, aber seine Spannung ist 15% höher als die von Lithiumeisenphosphat, und die Verdichtungsdichte von Lithiummanganat ist etwa 40% höher. Daher ist die volumenspezifische Energie von Lithiummanganat höher als die von Eisenphosphat. Lithium 25 - 30%.

(2) Die Konsistenz von Lithiummanganat ist besser als die von Lithiumeisenphosphat

Da das Lithiummanganatprodukt keinen Kohlenstoff enthält, sind die Leistungsparameter des Produkts stabil und die Konsistenz ist für die Herstellung der Leistungsbatterie sehr günstig.

Derzeit entwickeln und produzieren Sonny aus Japan, CITIC Guoan aus China, Suzhou Xingheng und andere Unternehmen Lithium-Manganat-Batterien. In Zukunft wird es einen guten Markt für langsame Elektrofahrzeuge und Elektrofahrzeuge mit geringer Reichweite geben.

4, ternäre Materialien

Die ternären Materialien umfassen hauptsächlich Nickel-Kobalt-Lithiumaluminat (NCA) und Nickel-Kobalt-Manganat (nicht konforme Produkte). Unter diesen ist NCA das Material mit der höchsten spezifischen Kapazität unter den kommerziellen Kathodenmaterialien.

Nickelkobaltkobaltaluminat (NCA)

Da das Unternehmen und Ni ähnliche elektronische Konfigurationen, ähnliche chemische Eigenschaften und kleine Unterschiede in der Ionengröße aufweisen, können Lithiumnickelat und Lithiumcobaltat äquivalent substituiert werden, um eine kontinuierliche feste Lösung zu bilden und eine geschichtete α- NaFeO2-Struktur beizubehalten, um A zu erhalten Ein stabileres Material mit hoher Nickel-Feststofflösung kann zusätzlich zur Zugabe von Kobalt die Stabilität und Sicherheit des Materials weiter verbessern und so ein ternäres Nickel-Kobalt-Aluminium-Material bilden.

Obwohl NCA eine hohe spezifische Kapazität hat, sind auch seine Mängel offensichtlich. Der zukünftige Entwicklungstrend besteht darin, NCA mit hohem Nickelgehalt und niedrigem Kobaltgehalt zu entwickeln, um die Kosten zu senken und die Kapazität zu erhöhen. und echte Hochdruck-NCA zu entwickeln, um das Volumenverhältnis zu erhöhen; Darüber hinaus wird das Beschichtungsverfahren verwendet, um NCA zu reduzieren. Empfindlichkeit gegenüber Feuchtigkeit.

Derzeit verwendet der US-amerikanische Tesla eine NCA-Kathodenmaterial-Batterie, die Technologie ist an der Spitze. Japans 18650-Batterie mit NCA- und Silizium-Kohlenstoff-Anoden-Kombination hat eine Kapazität von bis zu 3500 mah und eine mehr als 2000-fache Lebensdauer. Verschiedene Anzeichen deuten darauf hin, dass NCA-Kathodenmaterialien in Kraftzellenanwendungen sehr wettbewerbsfähig sind.

Nickel-Kobalt-Manganat (nicht konformes Produkt)

Das ternäre Material Nickel-Kobalt-Manganat (nicht konformes Produkt) weist eine hohe spezifische Kapazität, eine lange Lebensdauer, eine gute Sicherheit und einen niedrigen Preis auf. Es ist zweifellos, aber es hat auch eine relativ niedrige Plattform und eine geringe anfängliche Lade- und Entladeeffizienz. Nachteile.

Derzeit umfasst Nickel-Lanthan-Mangan-Manganat (nicht konformes Produkt) hauptsächlich LG aus Südkorea, Zhejiang Weihong Power und Zhuhai Yinlong. In Zukunft besteht der Entwicklungstrend bei nicht konformen Produkten hauptsächlich darin, ternäre Materialien mit niedriger Kobaltschicht zu produzieren, hauptsächlich aufgrund von Kobalt. Es ist eine knappe Ressource. Eine Reduzierung des Betrags kann die Kosten senken. Die andere Richtung besteht darin, ein ternäres Material mit hoher Nickelschicht zu entwickeln. Obwohl das System mit hohem Nickelgehalt schwer zu synthetisieren ist, neigt es zum Mischen von Lithium-Nickel, aber die Erhöhung des Nickelgehalts kann die Grammkapazität und -höhe signifikant erhöhen. Das Nickelsystem ist eines der idealen Materialien für Power-Batterien. Darüber hinaus sollten nicht konforme Produkte auch das Problem der Wasseraufnahme von Materialien berücksichtigen.

Zu diesem Zeitpunkt wenden einige inländische Hersteller den technischen Weg der ternären Kombination aus unqualifiziertem Produkt und Lithiumtitanat-Negativelektrode an, wodurch das Problem der schlechten Sicherheit und Zyklisierbarkeit vermieden wird, das durch die Bildung von Lithiumdendriten verursacht wird, die in der Kohlenstoff-Negativelektrode vorhanden sein können. Die von diesem Modul hergestellte Leistungsbatterie weist die Eigenschaften einer guten Sicherheit, einer hohen Lade- / Entladerate und einer langen Lebensdauer (bis zu 5000-10000 Mal) auf und hat daher im Bereich der Leistungsbatterien viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen.

Um zusammenzufassen

Politische Trends, der zukünftige Markt für Power-Batterie-Industrie ist breit, die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate des Marktes für Power-Batterien für neue Energiefahrzeuge in den drei Jahren kann etwa 50% erreichen, aber die gesamte Batterie-Industrie ist hart umkämpft, die Branchenintegration geht weiter, die Macht Die Nachfrage auf dem Batteriemarkt wird sich weiter auf die dominierenden Unternehmen konzentrieren.

In Bezug auf die technischen Wege sind die gegenwärtigen Kathodenmaterialien für kommerzielle Lithium-Ionen-Power-Batterien hauptsächlich Lithium-Manganat (LMO), Lithium-Eisenphosphat (League) und ternäre Materialien (NMC). Jedes Material hat seine eigenen Vor- und Nachteile sowie seine eigenen Anwendungsbereiche und Marktanforderungen. Unter ihnen sind Elektrowerkzeuge, Hepatitis-E-Viren und Elektrofahrräder die Hauptanwendungsbereiche von LMO. Taxis mit neuen öffentlichen Verkehrsmitteln und Taxis werden weiterhin von Lithium dominiert. In Zukunft wird die wahrscheinlichste Situation auf dem Gebiet der Leistungsbatterien darin bestehen, dass Lithiumeisenphosphat und ternäre Materialien Hand in Hand gehen.

Die Seite enthält den Inhalt der maschinellen Übersetzung.