Material del cátodo de la batería de alimentación: base de manganeso rica en litio

En la actualidad, la batería de energía caliente en la industria del automóvil de nueva energía es una batería de fosfato de hierro y litio y una batería ternaria, y la batería de manganeso rica en litio que se espera que sea alta todavía no está caliente. Se informó a la red de recursos de vehículos eléctricos que en el lote 310 de anuncios de automóviles nuevos anunciados por el Ministerio de Industria y Tecnología de la Información en julio, las baterías a base de manganeso ricas en litio aparecieron en la lista de apoyo, que fue proporcionada por Zhejiang Youyou Power. El modelo de apoyo fue Jiangsu Luzhou Zhouxin Energy Vehicle Co., Ltd. La producción de la camioneta eléctrica pura local RQ5026XXYEVZ1 y la nueva camioneta transportadora eléctrica pura XRF5032XXYBEV de Japón producida por Xinri (Wuxi) Development Co., Ltd., esta es la primera tiempo en China y el mundo.

Base ilimitada de manganeso rica en litio

China concede gran importancia a la industria del automóvil de nueva energía y clasifica a los vehículos de nueva energía como una de las siete industrias estratégicas emergentes. Para los vehículos de nueva energía, independientemente de las políticas de apoyo del país, el factor clave para determinar su desarrollo sigue siendo satisfacer las necesidades de los consumidores. En la actualidad, debido al nivel de tecnología de las baterías, la mayoría de los vehículos eléctricos puros comercializados todavía tienen un rango de crucero bajo. Los consumidores tienen una seria "ansiedad por el kilometraje" y su deseo de compra no es fuerte. Según la red de recursos de vehículos eléctricos, el vehículo eléctrico puro tiene una duración de batería de 320 kilómetros, lo que puede satisfacer las necesidades de la mayoría de los consumidores. La duración de la batería alcanza los 600 kilómetros, lo que se acerca al rango de crucero del tanque de combustible lleno de aceite, para eliminar la “ansiedad por el kilometraje” del consumidor. Por lo tanto, el desarrollo de una nueva generación de baterías de alta densidad energética es un requisito y una tendencia inevitables para el desarrollo futuro de las baterías de energía.

En lo que respecta a la tecnología de la industria actual, la tecnología para reducir la masa del material inactivo de la batería para aumentar la densidad de energía de la batería de potencia ha alcanzado el pico. Es más efectivo aumentar la densidad de energía de la batería de energía utilizando los materiales positivos y negativos con mayor densidad de energía. . Según la red de recursos de vehículos eléctricos, entre los materiales de cátodos conocidos, el material de cátodo a base de manganeso rico en litio tiene una capacidad específica de descarga de hasta 300 mAh / g, que es la capacidad específica de descarga de materiales de cátodo como el fosfato de hierro y litio. y materiales ternarios que se han comercializado. Doblado, es muy adecuado para la nueva generación de material de cátodo de batería de litio de alta densidad de energía. Los materiales a base de manganeso ricos en litio tienen las ventajas de bajo costo, alta capacidad, seguridad no tóxica, etc., y se utilizan como materiales de electrodos positivos para cumplir con los requisitos de las baterías de energía en vehículos eléctricos y otros campos. Después de resolver los problemas técnicos relacionados, el material de cátodo a base de manganeso rico en litio tiene la ventaja absoluta de la capacidad específica de descarga, que será beneficiosa para la promoción a gran escala de los vehículos eléctricos.

Método de síntesis a base de manganeso rico en litio y problemas existentes

Los materiales catódicos a base de manganeso ricos en litio tienen principalmente los siguientes métodos de síntesis:

Primero, el método de coprecipitación, el método de coprecipitación es mezclar uniformemente varios iones de metales de transición a nivel atómico, y la morfología de la muestra es fácil de formar una esfera regular, y la distribución del tamaño de partícula es uniforme.

En segundo lugar, el método sol-gel, el manganeso rico en litio sintetizado por el método tiene un rendimiento electroquímico relativamente bueno, pero la morfología del producto es difícil de controlar y, a menudo, se requiere gastar una gran cantidad de ácido orgánico caro. o alcohol, y el costo es alto.

En tercer lugar, el método de fase sólida, el método de fase sólida requiere una buena mezcla de las materias primas y es necesario asegurar una difusión suficiente de varios iones de metales de transición durante el proceso de calcinación.

El material de cátodo a base de manganeso rico en litio tiene una ventaja absoluta en la capacidad específica de descarga, pero aún queda un largo camino por recorrer antes de que se pueda aplicar a una batería de potencia porque tiene los siguientes problemas técnicos:

Primero, la capacidad irreversible del primer ciclo es relativamente grande. Los estudios han demostrado que su primera eficiencia culómbica suele ser del 75% y, después de la modificación, puede alcanzar aproximadamente el 88%. Esto se debe a que cuando se carga por más de 4.5V por primera vez, el O2- en la red de cristal se acompaña de Li + a Li? En forma de O, para mantener el equilibrio de carga, los iones del metal de transición en la capa superficial migran a la fase de masa, ocupando la posición octaédrica que deja Li +, lo que conduce a la incapacidad de Li + para volver a emerger completamente durante descarga, lo que resulta en una pérdida de capacidad irreversible. Por lo tanto, al diseñar la industria de las baterías, las empresas deben considerar la eficiencia del primer uso del electrodo positivo y evitar la formación de dendritas metálicas de litio debido a un diseño insuficiente del electrodo negativo.

En segundo lugar, la plataforma de voltaje está caída y la estabilidad del ciclo es deficiente. Debido a la migración de iones Mn a las vacantes de litio en la capa de litio durante la carga y descarga, la estructura en capas del material se transforma gradualmente en una fase similar a una espinela. Además, debido a la ventana de alto voltaje de trabajo del material, el rango completo de voltaje de la batería debe establecerse en 2.0 ~ 4.7V, y la mayoría de los electrolitos comerciales aún no pueden satisfacer la demanda. En general, la ventana de voltaje durante la prueba de ciclo se establece en 2,5 a 4,5 V, lo que limita la ventaja de alta energía específica del material de electrodo positivo a base de manganeso rico en litio. Por lo tanto, el material de cátodo basado en manganeso rico en litio necesita ser modificado mediante revestimiento de superficie, dopado de fase en masa, nanocristalización de partículas y similares. Además, también se utiliza un electrolito de alta presión correspondiente.

En tercer lugar, el rendimiento del almacenamiento y el rendimiento del revestimiento son relativamente deficientes. El rendimiento del almacenamiento es un factor clave que afecta el uso práctico del material del cátodo. Durante el proceso de producción, almacenamiento, transporte y fabricación de baterías, las propiedades físicas y químicas del material del cátodo deben ser estables. Estudios relacionados han demostrado que dado que el material de electrodo positivo a base de manganeso rico en litio tiene una gran alcalinidad y una superficie rugosa, es más fácil absorber la humedad que un material de electrodo positivo como el cobaltato de litio. Por lo tanto, en el proceso de preparación de la batería de potencia, la humedad debe controlarse estrictamente para evitar el recubrimiento, problemas como la disminución de la adherencia durante el proceso y la flatulencia de la batería.

Aunque todavía existen varios problemas en el desarrollo de la base de manganeso rica en litio, esta vez, se puede decir que la primera coincidencia nos permitirá ver el amanecer de la comercialización de manganeso rico en litio, si la base de manganeso rica en litio puede convertirse en la corriente principal. material de cátodo en el futuro, lo esperamos y lo esperamos.

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