電池行業(yè)中的高鎳三元鋰離子電池正極材料概況分析
你了解高鎳三元鋰離子電池嗎?在生活中,你可能接觸過各種各樣的電子產(chǎn)品,那么你可能并不知道它的一些組成部分,比如它可能含有的高鎳三元鋰離子電池,那么接下來讓小編帶領(lǐng)大家一起學(xué)習(xí)高鎳三元鋰離子電池。
當(dāng)前常見的鋰離子電池包括三元鋰,磷酸鐵鋰,錳酸鋰,鈷酸鋰等,其根據(jù)正極材料的類型來命名。與之一起使用的商業(yè)負(fù)極材料通常是石墨負(fù)極。在充電過程中,由于使用了電池的外部端子電壓,正電極集電器附近的電子在電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下移至負(fù)電極。到達(dá)負(fù)極后,它們與負(fù)極材料中的鋰離子結(jié)合形成局部中性并儲(chǔ)存在石墨間隙中。消耗一部分鋰離子的負(fù)極表面,鋰離子濃度降低,并且正極與負(fù)極之間的離子濃度存在差異。在濃度差的驅(qū)動(dòng)下,正極材料中的鋰離子從材料內(nèi)部移動(dòng)到正極表面,并沿著電解質(zhì)穿過隔膜,到達(dá)負(fù)極表面。當(dāng)來自外部電路的電子相遇時(shí),部分顯示出電中性殘留在負(fù)極材料內(nèi)部。放電過程恰好相反。在閉合包含負(fù)載的電路之后,放電過程開始于電子從負(fù)極集電器流出,并通過外部電路到達(dá)正極。最后,將鋰離子插入正極材料中,并與來自外部電路的電子結(jié)合。
隨著我國(guó)新能源汽車市場(chǎng)的快速發(fā)展,對(duì)動(dòng)力鋰離子電池的需求已大大增加。隨著鋰離子電池能量密度要求的不斷提高,三元鋰離子電池材料的市場(chǎng)需求一直保持上升趨勢(shì)。高鎳三元鋰離子電池正極材料的容量主要來自Ni2 + / Ni4 +氧化還原,因此鎳含量越高,材料的容量越大。然而,在Ni含量增加后,高鎳三元陰極材料將帶來一系列困難的技術(shù)問題。高鎳三元陰極材料的重要原料是氫氧化物前體,Ni以Ni2 +的形式存在。
無(wú)論政策取向,市場(chǎng)需求或技術(shù)發(fā)展如何,三元材料的高鎳含量已成為動(dòng)力鋰離子電池材料發(fā)展的必然趨勢(shì)。在補(bǔ)貼下降和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)加劇的背景下,國(guó)內(nèi)公司正在積極地部署在高鎳三元領(lǐng)域。
高鎳三元鋰離子電池正極材料在高溫下結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,并且在循環(huán)期間產(chǎn)生不再具有鋰離子脫嵌活性的立方巖鹽相。鎳含量越高,總堿含量越高??倝A含量高對(duì)其工業(yè)生產(chǎn),儲(chǔ)存,運(yùn)輸和電池制備提出了更高的要求。當(dāng)材料暴露于空氣中時(shí),粉末材料的結(jié)構(gòu),形態(tài)和組成將發(fā)生變化,并且電化學(xué)性能將逐漸降低,特別是當(dāng)暴露于潮濕空氣中時(shí),這種現(xiàn)象尤為明顯。
不同比例的NCM材料具有不同的優(yōu)勢(shì),可以根據(jù)特定的應(yīng)用要求進(jìn)行選擇。 Ni顯示高容量和低安全性; Co顯示出高成本和高穩(wěn)定性; Mn顯示出高安全性和低成本。為了增加電池的能量密度并增加車輛的行駛距離,當(dāng)前的主流觀點(diǎn)是提高高鎳三元的安全性,以滿足車輛在高鎳方向上的使用要求。除了三元及上述磷酸鋰鐵,錳酸鋰和鈷酸鋰的成熟商業(yè)技術(shù)路線外,還有多個(gè)技術(shù)方向,例如鋰硫電池,鋰空氣電池和全固態(tài)電池,但它們都還遠(yuǎn)未成熟。商業(yè)用途仍然遙不可及。
據(jù)估計(jì),到2022年,全球陰極材料的出貨量將超過60萬(wàn)噸,到2025年,將接近100萬(wàn)噸。其中,三元材料仍將是大部分,高鎳三元材料也將迎來漲潮的機(jī)會(huì)。從國(guó)內(nèi)來看,未來三年三元鋰離子電池材料出貨量的復(fù)合增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)將保持在30%以上,到2020年出貨量將超過20萬(wàn)噸。
目前動(dòng)力鋰電池行業(yè)比較火的詞匯,不僅僅是高鎳,還有:固態(tài)電池,富鋰錳基固溶體材料,鋰硫電池等等,新技術(shù)新材料新觀念的出現(xiàn)將對(duì)高鎳三元鋰離子電池材料的應(yīng)用出現(xiàn)一定的沖擊。高鎳三元鋰離子電池材料的原料成本有所下降,因?yàn)殒嚤肉拑r(jià)格低。
相信通過閱讀上面的內(nèi)容,大家對(duì)高鎳三元鋰離子電池有了初步的了解,同時(shí)也希望大家在學(xué)習(xí)過程中,做好總結(jié),這樣才能不斷提升自己的設(shè)計(jì)水平。