Leistungsbatterie-Kathodenmaterial: Lithiumreiche Manganbasis

Gegenwärtig ist die Heißenergiebatterie in der neuen Energieautomobilindustrie eine Lithiumeisenphosphatbatterie und eine ternäre Batterie, und die Lithium-reiche Batterie auf Manganbasis, die voraussichtlich hoch ist, ist noch nicht warm. Das Ressourcennetz für Elektrofahrzeuge wurde darüber informiert, dass in der 310. Reihe von Neuwagenankündigungen, die vom Ministerium für Industrie und Informationstechnologie im Juli angekündigt wurden, lithiumreiche Batterien auf Manganbasis in der von Zhejiang Youyou Power bereitgestellten Unterstützungsliste aufgeführt wurden. Das unterstützende Modell war Jiangsu Luzhou Zhouxin Energy Vehicle Co., Ltd. Die Produktion des reinen Elektro-Lieferwagens RQ5026XXYEVZ1 und des neuen rein elektrischen Transporters Japan XRF5032XXYBEV von Xinri (Wuxi) Development Co., Ltd. Zeit in China und der Welt.

Unbegrenzte lithiumreiche Manganbasis

China misst der Automobilindustrie für neue Energie große Bedeutung bei und zählt neue Energiefahrzeuge zu den sieben strategischen aufstrebenden Industrien. Bei neuen Energiefahrzeugen ist es unabhängig von der Unterstützungspolitik des Landes nach wie vor entscheidend, die Bedürfnisse der Verbraucher zu erfüllen. Gegenwärtig haben die meisten kommerziellen reinen Elektrofahrzeuge aufgrund des Niveaus der Leistungsbatterietechnologie immer noch eine geringe Reichweite. Verbraucher haben ernsthafte „Kilometerangst“ und ihr Kaufwunsch ist nicht stark. Laut dem Ressourcennetz für Elektrofahrzeuge hat das reine Elektrofahrzeug eine Batterielebensdauer von 320 Kilometern, was den Bedürfnissen der meisten Verbraucher gerecht werden kann. Die Batterielebensdauer beträgt 600 Kilometer, was nahe an der Reichweite des mit Öl gefüllten Kraftstofftanks liegt, um die „Kilometerangst“ des Verbrauchers zu beseitigen. ". Daher ist die Entwicklung einer neuen Generation von Leistungsbatterien mit hoher Energiedichte eine unvermeidliche Anforderung und ein Trend für die zukünftige Entwicklung von Leistungsbatterien.

In Bezug auf die Technologie der gegenwärtigen Industrie hat die Technologie zum Reduzieren der Masse des inaktiven Materials der Batterie zur Erhöhung der Energiedichte der Leistungsbatterie den Höhepunkt erreicht. Es ist effektiver, die Energiedichte der Leistungsbatterie zu erhöhen, indem positive und negative Materialien mit höherer Energiedichte verwendet werden. . Gemäß dem Ressourcennetzwerk für Elektrofahrzeuge hat das lithiumreiche Kathodenmaterial auf Manganbasis unter den bekannten Kathodenmaterialien eine entladungsspezifische Kapazität von bis zu 300 mAh / g, was der entladungsspezifischen Kapazität von Kathodenmaterialien wie Lithiumeisenphosphat entspricht und ternäre Materialien, die kommerzialisiert wurden. Verdoppelt ist es sehr gut für die neue Generation von Lithiumbatterie-Kathodenmaterial mit hoher Energiedichte geeignet. Lithiumreiche Materialien auf Manganbasis haben die Vorteile niedriger Kosten, hoher Kapazität, ungiftiger Sicherheit usw. und werden als positive Elektrodenmaterialien verwendet, um die Anforderungen von Leistungsbatterien in Elektrofahrzeugen und anderen Bereichen zu erfüllen. Nach der Lösung der damit verbundenen technischen Probleme hat das lithiumreiche Kathodenmaterial auf Manganbasis den absoluten Vorteil einer entladungsspezifischen Kapazität, was sich positiv auf die Förderung von Elektrofahrzeugen in großem Maßstab auswirkt.

Lithiumreiche Synthesemethode auf Manganbasis und bestehende Probleme

Lithiumreiche Kathodenmaterialien auf Manganbasis weisen hauptsächlich die folgenden Synthesemethoden auf:

Erstens besteht das Co-Präzipitationsverfahren, das Copräzipitationsverfahren darin, mehrere Übergangsmetallionen auf atomarer Ebene gleichmäßig zu mischen, und die Morphologie der Probe ist leicht, eine regelmäßige Kugel zu bilden, und die Teilchengrößenverteilung ist gleichmäßig.

Zweitens weist das Sol-Gel-Verfahren, das nach dem Verfahren synthetisierte lithiumreiche Mangan, eine relativ gute elektrochemische Leistung auf, aber die Morphologie des Produkts ist schwer zu kontrollieren und es ist häufig erforderlich, eine große Menge teurer organischer Säure auszugeben oder Alkohol, und die Kosten sind hoch.

Drittens erfordert das Festphasenverfahren, das Festphasenverfahren, ein gutes Mischen der Rohmaterialien, und es ist notwendig, eine ausreichende Diffusion mehrerer Übergangsmetallionen während des Kalzinierungsprozesses sicherzustellen.

Das lithiumreiche Kathodenmaterial auf Manganbasis hat einen absoluten Vorteil hinsichtlich der entladungsspezifischen Kapazität, aber es ist noch ein langer Weg, bis es auf eine Leistungsbatterie angewendet werden kann, da es die folgenden technischen Probleme aufweist:

Erstens ist die irreversible Kapazität des ersten Zyklus relativ groß. Studien haben gezeigt, dass seine erste Coulomb-Effizienz normalerweise 75% beträgt und nach Modifikation etwa 88% erreichen kann. Dies liegt daran, dass beim erstmaligen Laden von mehr als 4,5 V O2- im Kristallgitter von Li + zu Li? In Form von O wandern die Übergangsmetallionen in der Oberflächenschicht in die Hauptphase, um das Ladungsgleichgewicht aufrechtzuerhalten, und nehmen die von Li + verbleibende oktaedrische Position ein, was dazu führt, dass Li + währenddessen nicht vollständig wieder auftauchen kann Entladung, was zu einem irreversiblen Kapazitätsverlust führt. Daher müssen Unternehmen bei der Auslegung der Batterieindustrie die Effizienz der positiven Elektrode bei der ersten Verwendung berücksichtigen und die Bildung von metallischen Lithiumdendriten aufgrund einer unzureichenden Auslegung der negativen Elektrode vermeiden.

Zweitens ist die Spannungsplattform ausgefallen und die Zyklenstabilität ist schlecht. Aufgrund der Migration von Mn-Ionen in die Lithiumleerstellen in der Lithiumschicht während des Ladens und Entladens wandelt sich die Schichtstruktur des Materials allmählich in eine spinellartige Phase um. Aufgrund des hohen Arbeitsspannungsfensters des Materials muss der gesamte Batteriespannungsbereich auf 2,0 bis 4,7 V eingestellt werden, und die meisten handelsüblichen Elektrolyte können den Bedarf immer noch nicht decken. Im Allgemeinen wird das Spannungsfenster während des Zyklustests auf 2,5 bis 4,5 V eingestellt, wodurch der hohe spezifische Energievorteil des lithiumreichen positiven Elektrodenmaterials auf Manganbasis begrenzt wird. Daher muss das lithiumreiche Kathodenmaterial auf Manganbasis durch Oberflächenbeschichtung, Dotierung in der Massenphase, Partikel-Nanokristallisation und dergleichen modifiziert werden. Zusätzlich wird ein passender Hochdruckelektrolyt verwendet.

Drittens sind die Lagerleistung und die Beschichtungsleistung relativ schlecht. Die Speicherleistung ist ein Schlüsselfaktor, der die praktische Verwendung des Kathodenmaterials beeinflusst. Während des Produktions-, Lagerungs-, Transport- und Batterieherstellungsprozesses müssen die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Kathodenmaterials stabil sein. Verwandte Studien haben gezeigt, dass das lithiumreiche positive Elektrodenmaterial auf Manganbasis eine große Alkalität und eine raue Oberfläche aufweist und daher leichter Feuchtigkeit absorbiert als ein positives Elektrodenmaterial wie Lithiumcobaltat. Daher muss beim Herstellungsprozess der Leistungsbatterie die Feuchtigkeit streng kontrolliert werden, um Beschichtungen, Probleme wie eine verringerte Haftung während des Prozesses und Blähungen der Batterie zu vermeiden.

Obwohl es immer noch verschiedene Probleme bei der Entwicklung einer lithiumreichen Manganbasis gibt, kann dieses Mal gesagt werden, dass das erste Spiel den Beginn der Kommerzialisierung von lithiumreichem Mangan erkennen lässt, ob lithiumreiches Mangan das Mainstream werden kann Kathodenmaterial in der Zukunft, wir freuen uns darauf.

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