Mediante un análisis detallado, ¿cómo seleccionar el material del cátodo para las baterías de iones de litio?

Las baterías de iones de litio pueden cargarse de forma secundaria durante el uso y pertenecen a una batería recargable secundaria. El principio de funcionamiento principal es el movimiento repetido de iones de litio entre los polos positivo y negativo, independientemente de la forma de la batería. Sus componentes principales son electrolitos, placas positivas, placas negativas y diafragma. En la actualidad, la producción internacional de baterías de iones de litio se concentra principalmente en China, Japón y Corea del Sur. Los principales mercados de aplicaciones de iones de litio son los teléfonos móviles y las computadoras. Con el desarrollo continuo de las baterías de iones de litio, el campo de aplicación se está expandiendo gradualmente y su uso de materiales polares positivos ha cambiado de monolítico a diversificado. Estos incluyen: fosfato ferroso de litio tipo olivino, litio ácido cobalto estratificado, ácido manganeso tipo espinela, etc., para lograr la coexistencia de una variedad de materiales.

Puede verse en el desarrollo de la tecnología que se producirán más tipos nuevos de materiales positivos en el desarrollo futuro. Para el material del electrodo positivo de la celda de potencia, tiene requisitos estrictos en términos de costo, rendimiento de seguridad, capacidad de circulación y densidad de energía. En el campo de los materiales aplicados, debido al alto costo y la baja seguridad del ácido de cobalto de litio, generalmente es aplicable a baterías de consumo ordinarias en aplicaciones específicas y es difícil cumplir con los requisitos de las baterías de energía. Los otros materiales enumerados anteriormente se han utilizado completamente en las celdas de energía actuales.

Material del cátodo de la batería de iones de litio

1, el ácido de litio y cobalto, como material de electrodo positivo, se utilizó antes, y sigue siendo el principal material de electrodo positivo en productos electrónicos de consumo. En comparación con otros materiales positivos, se puede ver que el ácido de litio y cobalto es relativamente alto el voltaje en el proceso de operación, el voltaje de operación es relativamente estable cuando se carga o descarga, y puede cumplir con los requisitos de alta corriente, tiene un fuerte rendimiento cíclico, y tiene alta conductividad. Los materiales, las baterías y otros procesos son relativamente estables. Sin embargo, también tiene muchas desventajas. Por ejemplo, los recursos son escasos, los precios son más altos, el cobalto contiene toxicidad, tiene ciertos riesgos cuando se usa y puede tener efectos adversos en el medio ambiente. En particular, su seguridad no puede garantizarse de manera efectiva, lo que se convertirá en un factor importante que restringe su amplio desarrollo. Entre los estudios realizados al respecto, los cationes metálicos como Al 3 +, Mg2 + y Ni2 + son los más dopados, y con el continuo avance de la investigación científica, en la actualidad, las formas de dopaje de cationes metálicos como Al 3 + y Se ha puesto en uso Mg2 +. En la preparación de ácido de litio y cobalto, se incluyen principalmente dos métodos, a saber, síntesis en fase sólida y síntesis en fase líquida. Lo que se usa comúnmente en la industria es el método de síntesis en fase sólida a alta temperatura. Utiliza principalmente sales de litio, como Li2CO3 o LiOH, y sales de cobalto, como CoCO3, para fusionarse en una proporción de 1: 1. Se forma por calcinación a una temperatura elevada de 600 ° C a 900 ° C. En la actualidad, la aplicación de materiales de ácido de cobalto de litio en el mercado se encuentra principalmente en el mercado de baterías secundarias, y también es la mejor opción para materiales de baterías pequeñas de iones de litio de alta densidad.

2, el material del cátodo ternario tiene un efecto sinérgico ternario relativamente significativo. En comparación con el óxido de litio y cobalto, se puede ver que tiene grandes ventajas en cuanto a estabilidad térmica, y el costo de producción es relativamente bajo, y puede convertirse en el mejor material sustituto del óxido de litio y cobalto. . Sin embargo, su densidad es baja y es necesario mejorar el rendimiento del ciclo. A este respecto, el ajuste se puede realizar usando un proceso de síntesis mejorado, dopado iónico y similares. Los materiales ternarios se utilizan principalmente en baterías cilíndricas de iones de litio, como carcasas de acero y carcasas de aluminio, pero su aplicación en baterías blandas está muy limitada debido a la influencia de factores de expansión. En la aplicación futura, su dirección de desarrollo tiene principalmente dos aspectos: Primero, hacia la dirección de alto manganeso, principalmente en el desarrollo de pequeños dispositivos portátiles como Bluetooth y teléfonos móviles. En segundo lugar, en la dirección del alto contenido de níquel, se aplica principalmente en campos donde las bicicletas de energía eléctrica, los vehículos eléctricos y similares tienen una alta demanda de densidad energética.

3, el fosfato férrico de litio tiene un buen rendimiento cíclico y estabilidad térmica en la carga y descarga. Tiene sólidas garantías de seguridad durante el uso, y el material es ecológico y respetuoso con el medio ambiente y no causará daños graves al medio ambiente. Al mismo tiempo, el precio también es relativamente bajo. La industria de baterías de China se considera el mejor material para la producción de módulos de batería a gran escala. Las principales áreas de aplicación en la actualidad son: vehículos eléctricos, fuentes de energía de carga móviles portátiles, etc. En el futuro, se desarrollará en la dirección de fuentes de energía de almacenamiento de energía y fuentes de energía portátiles.

4, el óxido de litio y manganeso tiene una gran seguridad y protección contra sobrecargas en la aplicación. Debido a los abundantes recursos de manganeso en China, el precio es relativamente bajo, la contaminación del medio ambiente es pequeña, no tóxica e inofensiva, y la operación de preparación industrial es relativamente simple. Sin embargo, durante el proceso de carga o descarga, debido a la inestabilidad de la estructura de la espinela, el efecto Jahn-Teller se produce fácilmente, y la disolución del manganeso a altas temperaturas hace que sea fácil reducir la capacidad de la batería, por lo que su aplicación también es muy importante. limitado. En la actualidad, el ámbito de aplicación del óxido de litio y manganeso es principalmente baterías pequeñas, como teléfonos móviles, productos digitales, etc. En términos de celdas de potencia, el fosfato de hierro y litio se puede reemplazar entre sí, creando así una fuerte competencia. Su dirección de desarrollo será la tendencia de alta energía, alta densidad y bajo costo.

Los productos de baterías de iones de litio han mostrado un vigoroso desarrollo. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, los teléfonos inteligentes, las computadoras y otros productos se han utilizado ampliamente. Esto aumentará la demanda de baterías de iones de litio y les brindará mayores oportunidades de desarrollo. Al mismo tiempo, los iones de litio montados en vehículos y las fuentes de alimentación de almacenamiento de energía se han desarrollado gradualmente, proporcionando nuevos puntos de crecimiento para las baterías de iones de litio. Por lo tanto, en el desarrollo futuro, es necesario fortalecer la investigación en este aspecto, para que el papel de las baterías de iones de litio juegue un papel mayor, lo que también conducirá a la sustitución continua de los materiales de sus baterías.

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