Warum werden lithiumreiche Materialien auf Manganbasis und Festkörperbatterien zu neuen Richtungen?

Hohe Kobaltpreise sind für Batterieunternehmen unerträglich geworden, und die „Entkobaltisierung“ von Batterien wird zum Trend.

Vor kurzem gab Panasonic bekannt, dass ein kobaltfreier akku entwickelt wird. Musk sagte auch, dass Teslas Kobaltverbrauch von derzeit 3% auf 0% reduziert wird. Derzeit hat Model3 einen großen Durchbruch bei den Batterierohstoffen erzielt und den Anteil des verwendeten Kobalts erheblich reduziert. Der positive Kobaltgehalt der Batterie beträgt nur 2,8% und derzeit 8%.

Angesichts des nach wie vor hohen Kobaltpreises besteht die Hauptmaßnahme der Materialunternehmen darin, Kathodenmaterialien mit hohem Nickelgehalt einzuführen und lithiumreiche Materialien auf Manganbasis zu entwickeln. Die Menge an Kobalt, die in diesen Materialien verwendet wird, wird weiter abnehmen und schließlich einen niedrigen Kobalt- oder keinen Kobaltgehalt erreichen.

Associate Professor Zhao Shizhen von der Shenzhen Graduate School der Tsinghua University sagte einmal, dass ein hoher ternärer Nickelgehalt nicht die einzige Wahl sei und dass auch eine lithiumreiche Manganbasis betroffen sein sollte.

Unter Kostengesichtspunkten kann das lithiumreiche Kathodenmaterial auf Manganbasis einen Kobalt- und Nickelgehalt von nur etwa 1/3 des Ternärs erreichen und kann sogar kobaltfrei sein. Die Kosten sind 20% bis 40% niedriger als das Ternär Materialien für die Zukunft Mit der Modernisierung der Technologie wird der Preis für lithiumreiches Mangan weiter gesenkt.

Lithiumreiche Manganbatterien verringern nicht nur die Abhängigkeit von Kobalt und Nickel, sondern haben auch den Vorteil einer hohen Energiedichte. Die theoretische entladungsspezifische Kapazität kann mehr als 400 mAh / g und die batteriespezifische Energie mehr als 400 Wh / kg erreichen.

Der Aktionsplan zur Förderung der Entwicklung der Automobilbatterieindustrie sieht vor, dass die spezifische Energie der neuen Lithium-Ionen-Batteriezelle bis 2020 300 wh / kg übersteigt und bis 2025 die spezifische Energie der neuen Systembatteriezelle erreicht 500 wh / kg. Um dieses Ziel zu erreichen, ist es unvermeidlich, neue und effizientere und energiesparendere Kathodenmaterialien zu entwickeln, um vorhandene Kathodenmaterialien zu überwinden und zu ersetzen.

Gegenwärtig besteht im Inland Konsens darüber, dass 300 wh / kg in naher Zukunft durch eine ternäre positive Elektrode mit hohem Nickelgehalt und eine negative Elektrode aus Siliziumkohlenstoff realisiert werden. mittelfristig (2025) basiert auf einer lithiumreichen Si-C-Negativelektrode auf Manganbasis / hoher Kapazität zur Realisierung eines Monomers von 400 wh / kg; Es sollen Lithium-Schwefel- und Lithium-Luft-Batterien entwickelt werden, um eine monomerspezifische Energie von 500 wh / kg zu erreichen.

Lithiumreiche Materialien auf Manganbasis gelten als ideal für eine neue Generation von Lithiumbatterie-Kathodenmaterialien, die eine hohe Energiedichte und eine lange Reichweite erreichen. Derzeit forschen und entwickeln etablierte Unternehmen für Kathodenmaterialien und energiebatterien lithiumreiche Materialien auf Manganbasis, darunter viele Unternehmen wie Dangsheng Technology, Jiangte Motor, AVIC Lithiumbatterie, Thornton New Energy und Penghui Energy. Reserve der Kathodenmaterialtechnologie auf Lithiummanganbasis.

Dangsheng Technology sagte, dass das lithiumreiche Kathodenmaterial auf Manganbasis die Vorteile einer hohen spezifischen Kapazität und niedriger Kosten aufweist, aber es muss auch nach technischen Durchbrüchen bei der Lösung der Zyklusprozesskapazität und der Spannungsdämpfung gesucht werden.

In Bezug auf technologische Durchbrüche verbesserte das Institut für Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften den Spannungsabfall des lithiumreichen positiven Elektrodenzyklus auf Manganbasis und erreichte das Ziel, die Spannungsdämpfung nach 100 Wochen auf weniger als 2% zu reduzieren machte bedeutende Fortschritte. Das Team der Peking-Universität entwickelte zunächst eine lithiumreiche positive Elektrode auf Manganbasis mit einer spezifischen Kapazität von 400 mAh / g, die das Ziel von 400 Wh / kg erreichen kann.

Nach acht Jahren Forschung und Entwicklung ist die lithiumreiche Batterie auf Manganbasis nun bereit für die Industrialisierung. Es ist das einzige Unternehmen in der Branche, das lithiumreiche Batterien auf Manganbasis herstellt. Am 28. Mai hat die leistungsstarke Lithium-Mangan-Batterie von Yanyou die nationale strenge Prüfung bestanden. Derzeit hat es die Produktion von 200-220 Wh / kg Batterie stabilisiert. Es wird erwartet, dass die Energiedichte der Produktion im Jahr 2018 260 Wh / kg erreichen wird. Seine Produkte werden hauptsächlich im Bereich der High-End-Pkw eingesetzt. Die geplante Produktionskapazität der Lithium-reichen Mangan-Power-Batterie von Yiyou Power beträgt etwa 250 bis 300 Millionen Wattstunden.

Chen Guangsen, General Manager von Yanyou Power, sagte, dass lithiumreiche Mangan-power-batterien die Vorteile von Lithium-Manganat, ternärem und Lithium-Eisenphosphat kombinieren. Es wird erwartet, dass die lithiumreiche Manganbatterie in den nächsten zwei bis drei Jahren zu einem der Hauptprodukte wird.

Obwohl die lithiumreiche Manganbasis einige Fortschritte erzielt hat, ist die Industrialisierung noch weit entfernt. Ouyang Minggao, Akademiker der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und Executive Vice President der China Electric Vehicles 100, sagte, dass lithiumreiche Manganbasen die Grundlagenforschung weiter vertiefen müssen. Die derzeitige Industrialisierungszeit beträgt etwa 2025.

Gegenwärtig hat die vollständige Anwendung der lithiumreichen positiven Elektrode auf Manganbasis die technischen Probleme, den ersten irreversiblen Kapazitätsverlust zu verringern, die Ratenleistung und die Zykluslebensdauer zu verbessern und den Spannungsabfall des Zyklusprozesses zu unterdrücken. Darüber hinaus weist die derzeitige lithiumreiche Batterie auf Manganbasis immer noch ein Problem mit kurzer Lebensdauer auf, und es ist immer noch schwierig, das Fahrzeug zu erfüllen.

Lithiumreiche Materialien auf Manganbasis und Festkörperbatterien gelten als Hauptstütze der Mainstream-Technologie für Batterien der nächsten Generation. Angesichts der Trends mit hoher Energiedichte und steigender Kobaltpreise haben Unternehmen der nächsten Technologiegeneration mehr Ressourcen hinzugefügt, und der technische Weg ist eine Frage von Leben und Tod. Wer ist in Zukunft der Hauptbestandteil der Entwicklung von lithiumbatterien?

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