Fakty, ktoré by ste mali vedieť o lítiovej batérii

1. Úvod

Lítium-iónová batéria alebo Li-ion batéria je nová generácia zelenej a vysokoenergetickej nabíjateľnej batérie s vynikajúcim výkonom, ktorá sa stala jednou z najmodernejších technológií.

Vlastnosti lítium-iónovej batérie:

--vysoké napätie

--vysoká kapacita

--nízka miera spotreby

--žiadny pamäťový efekt

--žiadne znečistenie

--malý objem

--malý vnútorný odpor

--menej samovybíjania

--dobrý cyklistický výkon

valcová, pevne a mäkko zabalená batéria

2. Aplikácia materiálov lítium-iónových batérií

Lítium-iónové batérie sa používajú v mnohých civilných a vojenských oblastiach, ako sú komunikačné polia, ako sú mobilné telefóny, spotrebné polia, ako sú prenosné počítače, videokamery a digitálne fotoaparáty, ako aj v oblastiach dochádzania, ako sú malé elektrické vozidlá.

3. Bežné materiály pre lítium-iónové batérie

(1) Štruktúra vrstiev:

A.NCM, NCA (ternárny materiál batérie)

---Na základe percenta obsahu niklu existujú trojzložkové materiály 111, 422, 523 a 611, čo sú trojzložkové materiály so stredným a nízkym obsahom niklu, ako aj trojzložkové materiály s vysokým obsahom niklu 622 a 811.

B. oxidy lítneho kobaltu (LiCoO2)

---Teplota kalcinácie oxidov lítneho kobaltu je vyššia ako teplota NCA. Počiatočná účinnosť nabíjania a vybíjania LiCoO2 je 90 %.

C. Lítium Oxidy mangničité (LiMnO2)

(2) Štruktúra spinela

LiMn204

(3) Polyanion

fosforečnan lítno-železitý (LiFePO4)

4. Hoďte si mincou alebo na základe solídnych faktov pri výbere uhličitanu lítneho a hydrátu lítia ako zdroja lítia pre ternárnu katódovú batériu?

V skutočnosti väčšina tovární v Číne vyberá uhličitan lítny ako suroviny na výrobu ternárnych katódových materiálov. Percento lítia v uhličitane lítnom je stabilnejšie ako v hydráte lítneho. Okrem toho odolnosť uhličitanu lítneho voči korózii je lepšia ako hydrát lítia.

Pre ternárny 111, 523, ktorý obsahuje relatívne nízke percento niklu, je výhodný uhličitan lítny, zatiaľ čo pre ternárny 6,811, ktorý obsahuje relatívne vysoké percento niklu, je lepšou voľbou hydrát lítia.

--Teplota topenia uhličitanu lítneho je 720 stupňov a hydrátu lítia je 471 stupňov .

Počas procesu kalcinácie sa tavený hydrát lítia bude miešať so surovými kovovými materiálmi rovnomernejšie a primeranejšie, aby sa znížili zvyšky lítia na povrchu a zlepšila sa špecifická kapacita trojzložkových materiálov. Hydrát lítia s relatívne nízkou teplotou kalcinácie tiež zníži možnosť zmiešania katiónov a zlepší stabilitu cyklu.

Na rozdiel od toho musí teplota kalcinácie uhličitanu lítneho dosiahnuť 900 stupňov, kým sa kompozit stabilizuje. Ternárne materiály lítiovej batérie s vysokým percentom niklu sa nedajú vypáliť pri príliš vysokej teplote, inak bude negatívne ovplyvnená rýchlosť jej nabíjania a vybíjania. Napríklad teplota kalcinácie pre NCM 811 by mala byť kontrolovaná pod 800 stupňov, zatiaľ čo teplota pre NCM 90505 by mala byť kontrolovaná pod 740 stupňov.

--Teploty topenia a rozkladu hydrátu lítneho sú nižšie ako teploty uhličitanu lítneho.

--Cena hydrátu lítia je vyššia, a preto sú vysoké náklady na materiál niklovej ternárnej katódy vyššie.

5. Výrobný proces

Tu je uvedený postup výroby ternárneho prášku so stredným a nízkym obsahom niklu a trojzložkového prášku s vysokým obsahom niklu.

Ternárny prášok so stredným a nízkym obsahom niklu	krmivá	Trojitý prášok s vysokým obsahom niklu	krmivá
	miešanie krmív a plnenie do saggera		miešanie krmív a plnenie do saggera
vzdušná atmosféra	Prvýkrát kalcinácia	kyslíková atmosféra	Prvýkrát kalcinácia
	Hrubé a rafinované brúsenie		Hrubé a rafinované brúsenie
	skríning		skríning
náterový prostriedok	náter	Tento proces je nevyhnutný kvôli vysokej úrovni PH a voľným lítiovým iónom. V procese homogenizácie NCM 811 ľahko tuhne kvôli vysokému obsahu povrchového alkalického oxidu, ktorý absorbuje vodu. Alkalický oxid na povrchu ovplyvní elektrochemický výkon pri zvýšení nevratnej straty kapacity a zhoršenia výkonu obehu. Okrem toho rozklad Li2CO3 na povrchu pod vysokým tlakom je jednou z hlavných príčin nafukovania batérie, čo prináša potenciálne bezpečnostné riziká.	očista
	plnenie do saggera		dehydratácia
vzdušná atmosféra	druhýkrát kalcinácia		vysušenie
	skríning	náterový prostriedok	náter
	odžehlenie		plnenie do saggera
	dávkové zmiešané balenie	kyslíková atmosféra	druhýkrát kalcinácia
	hotový výrobok		skríning
			odžehlenie
			dávkové zmiešané balenie
			hotový výrobok

6. Proces kalcinácie

--Niektoré know-how

Vo vnútri pece sa líši v radoch a počtoch saggerov. Niektoré budú mať 2, 4 alebo dokonca 6 riadkov s 1, 2 alebo 3 vrstvami. Navrhli sme dva riadky s 2-3 vrstvami v závislosti od veľkosti vašej pece. Pre každý sager sa snažte nenaplniť príliš veľa prášku, približne 3-5 kg je vhodné. Pre každú továreň sa tiež líši teplota kalcinácie a výdrž spolu s dobou kalcinácie. Niektoré sa spekajú iba raz, takže to urobia 2 alebo dokonca 3 krát.

--Aký pecný nábytok si vyberiete?

(1) Veľkosť.

Zvyčajné veľkosti priehybov sú: 320 mm X 320 mm X 60 mm, 320 mm X 320 mm X 65 mm, 320 mm X 320 mm X 70 mm, 320 mm X 320 mm X 75 mm, 320 mm X 320 mm X 805 mm X 320 mm mm x 100 mm.

(2) Tvary.

Existujú otvorené saggery s medzerami, uzavreté saggery s pätkami a uzavreté saggery. Keď porovnáme tri priehyby, zistíme, že pri hromadení má priehyb s pätkami najväčšiu medzeru, teda najefektívnejší pri skladaní, zatiaľ čo uzavretý priehyb sa na túto príležitosť nedá použiť.

     

(3) Materiály

Keď ľudia kalcinujú ternárne katódové materiály, lom a chemická erózia sú dva náznaky, že je potrebné vymeniť priehyby. Priehlbina s vyšším percentom hliníka sa vyznačuje väčšou chemickou inertnosťou a nižším percentom usadzovania a trosky. Korundový mullitový a aluminový ohýbač je odolný voči alkalickej erózii, ale čím vyšší je obsah oxidu hlinitého, tým je šúľok krehkejší voči tepelnému šoku. Navyše to bude drahšie.

(4) Cyklistická stabilita, ktorú by ste mali vedieť

Na výrobnej linke továrne zvyčajne používajú kordierit mullit s obsahom oxidu hlinitého 40-60 %. Naša spoločnosť vyrába primárny aj sekundárny pecný nábytok a dodávame otvorené priesady aj priesady so základmikorund mullitacordierit mulllitpre našich zákazníkov a časy cyklov môžu byť až 15-krát, ale keď sa použije po 4-krát, začne sa mierne usadzovať.

---Teplota kalcinácie

Čas kalcinácie nebude mať príliš veľký vplyv na kapacitu, SSA, hustotu po strasení a hodnotu pH materiálov, ale bude mať veľký vplyv na zvyšky lítia na povrchu, ako aj na monokryštály produktov.

Testovacie vzorky	Čas kalcinácie (h)	Kapacita (mA•h•g-1)	TD(g•cm-3)	SSA(m2•g)	Uhličitan lítny na povrchu (%)	pH
523-1	9	156.5	2.48	0.32	0.96	11.75
523-2	11	156.2	2.43	0.31	0.61	11.71
523-3	14	156.3	2.44	0.29	0.31	11.69

--Prúdenie vzduchu je kritické

Ako vyplýva z grafu, môžeme konštatovať, že výfukových plynov po reakcii je viac ako kyslíka, ktorý potrebuje, takže ľudia sa musia postarať o včasné odvetranie výfukových plynov a zároveň zabezpečiť dostatok kyslíka. V opačnom prípade sa rýchlosť reakcie spomalí, utlmí tvorbu a rast zŕn, povedie k neadekvátnej chemickej reakcii a v konečnom dôsledku bude mať za následok zlý výkon produktov.

Zdroj lítia	CO2(L)	Para (L)	O2(L)	Výfuk vzduchu (L)
Uhličitan lítny	116.5	233	58	278
Lítium hydrát		582	58	278

Objem O2 a výfukových plynov zahrnutých pri kalcinácii 1 kg NCM 523

--Záver

V priemysle výroby materiálov s ternárnymi katódami existujú dva aspekty, ktoré stojí za zmienku vzhľadom na proces kalcinácie a zariadenie. Jedným z nich je, že keďže existuje toľko variantov ovplyvňujúcich proces kalcinácie, kvalita a výkon katódových materiálov sa líši pre každú šaržu produktov; Po druhé, v dôsledku rôznych veľkostí a konštrukcií pecného zariadenia a procesu kalcinácie sa výkon katódového a anódového materiálu líši v SSA, veľkosti granúl, ako aj v tvaroch a veľkostiach monokryštálov a kryštálovej textúry. Preto si musíte zvoliť vhodný sagger s ohľadom na pec, suroviny a mať dobrú kontrolu nad teplotou kalcinácie.

Vysokoteplotná kalcinačná metóda na pevnej fáze sa používa na syntézu ternárnych materiálov s vysokým obsahom niklu. Energetické pásmo Ni{0}} a Ni{1}} sa prekrýva s pásmom O, takže pri vybíjaní lítia sa O môže vybíjať z mriežky a miešanie Ni2+/Li+ vedie k nestabilnej štruktúre; produkt je veľmi citlivý na vlhkosť a CO2, s vysokou základnou úrovňou; je kritickejší z hľadiska stability, bezpečnosti, skladovania a spracovania, preto by kalcinácia mala prebiehať v kyslíkovej atmosfére.

Špeciálna poznámka: Všetky informácie (obsah, obrázky a grafy), ktoré tu píšem, sú to, čo som sa naučil zo zdieľania živého vysielania čínskeho vedca, ktorého Douyin je 275511859. Chcel by som mu poďakovať za zdieľanie.