スリーウェイリチウムパワーバッテリーシステムの紹介

近年、大容量、良好なサイクル安定性、適度なコストで、正極材料として使用されるパワーリチウム電池が、パワーバッテリー業界においてますます重要な位置を占めるようになっていることはよく知られている。

2015年の上海国際自動車ショーでは、新エネルギー車のリチウムイオン電池のシェアがリン酸鉄リチウム電池のシェアを上回りました。吉利、奇瑞、長安、中台、中国を含むほとんどの国内主流自動車会社は、3つのパワーバッテリーを備えた新しいエネルギーモデルを発売しました。たとえば、Beiqi EVシリーズ、Qirui Q、Airuize 3EV、JianghuaiiEV4、Jilidihao 100、Chen YuyunEVなど。では、三元材料電池の強度が高まる理由は何ですか？

前回の記事「HandinHand」で述べたように、リチウムイオン電池の性能は主に陰極材料に依存し、リチウムイオン電池は通常陰極材料にちなんで名付けられています。市場に出回っている三元材料電池のほとんどは、ニッケルコバルトマンガンを正極材料とするリチウムイオン電池を指しています。

ニッケルコバルトマンガン三極材料中のニッケルコバルトマンガンの比率は一定の範囲内で調整可能であり、その性能はニッケルコバルトマンガンの比率によって変化することが見出された。そのため、コバルトニッケルなどの高コスト遷移金属の含有量をさらに減らし、正極性材料の性能をさらに向上させるために、世界中の国々がニッケルコバルトマンガン三元材料の研究開発に多くの努力を払ってきました。 、333、523、811システムを含む、ニッケルコバルトマンガンの比率が異なる多くの三元材料システムが提案されています。一部のシステムは、工業生産とアプリケーションを成功裏に達成しています。

ニッケルコバルトマンガン三元正極の構造特性

ニッケルコバルトマンガン三元材料は通常、次のように表すことができます。LiNixCoy MnzO2、ここでX + Y + Z = 1。

3つの元素のモル比（X：Y：Z比）に応じて、ニッケルとコバルトマンガンのモル比（X：Y：Z）1からなる3成分材料など、それぞれ異なるシステムと呼ばれます。 1：1、333と呼ばれます。モル比が5：2：3のシステムは、523システムと呼ばれます。

タイプ333、タイプ523、タイプ811の三重項材料は、六方晶系のα-NaFeO2層状岩塩構造に属しています。

ニッケル-コバルトマンガン三元材料では、3つの元素の主な原子価状態はそれぞれ+ 2、+ 3、および+4であり、Niが主な活性元素です。充電時の反応と電荷移動は次のとおりです。

肯定的な反応：LiMO2- → Li1-xMO2 + xLi + XE-

負の反応：nC + xLi + XE- → LixCn

総バッテリー反応：LiMO2 + nC- → Li1-xMO2 + LixCn

一般に、活性金属成分の含有量が多いほど材料容量は大きくなりますが、Niの含有量が多すぎると、Ni2 +がLi +の位置を占め、陽イオンの混合が悪化し、結果として減少します。容量で。 Coも活性金属ですが、陽イオンの混合を抑制し、それによって材料の層状構造を安定させる役割を果たします。 Mnは電気化学反応に関与せず、コストを削減しながら安全性と安定性を提供します。

ニッケルコバルトマンガン三相リチウムイオン電池の異なるシステムの特性

今日の市場には、523、111、811システムなど、多くのニッケルコバルトマンガン三元系バッテリーがあります。

車両駆動のバッテリーとして、市場はそのエネルギー密度にますます厳しい要件を課しています。ただし、魚とクマの椰子を同時に入手することはできません。図2から、高エネルギー密度で安全で安定したパワーセルを得るには、三元材料中のNiとCoの比率を増やす必要があることがわかります。 Niの活気ある特性に起因するセキュリティリスクとCoリソースの不足に起因するコストの増加を伴います。

ニッケルコバルトマンガン三元電池の各システムについて、ここでも簡単な紹介を行います。

LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.302

タイプ523の三元材料は、比容量と熱安定性が高く、プロセスの成熟度と安定性が向上し続け、国内市場シェアが急速に拡大しているため、現在最も使用されている三元材料です。 523三元材料は、大容量と高比容量（高圧縮密度）を追求し、その後、サイクル性能、速度性能、熱安定性、および自己放電の間のバランスを追求します。パワーバッテリーとして、電動工具の耐久性を大幅に向上させることができます。能力。

LiNi1 / 3Co1 / 3 Mn1 / 302

タイプ111の三元材料には、エネルギー、乗数、リサイクル性、および安全性能の利点があります。ただし、111材料の最初の充電および放電効率は低く、リチウム層でのイオンの混合は、材料および放電電圧プラットフォームの安定性に影響を与えます。低。現在、LiNi1 / 3Co1 / 3 Mn1 / 302材料の振動密度、高温および低温、サイクル安定性、比率性能の改善は、この材料の研究のホットスポットになっています。タイプ111の三元材料で作製されたパワーセルは、高容量、真円度、倍率、低温放電、電荷保持能力、および安全性能を備えており、パワーセルのEVおよびHEVの要件を満たすことができます。

LiNi 0.8 Co0.1 Mn 0.102

811この材料は、Ni含有量が高くCo含有量が少ないため、大容量で低価格であるという利点がありますが、111システムと同じ安定性を実現することもより困難です。 Ni含有量が高すぎるため、製造コストも高くなります。このNiシリーズの材料には、電池の製造に高い環境要件もあります。 811バッテリーは、高電圧の電解質の協力を必要とします。したがって、811シリーズの材料の製造プロセスが現在の研究の焦点となっています。現在、811は高ニッケルベースの材料であり、住友や他の日本の企業など、日本と韓国でよりよく行われています。バンプーやダーファなど、国内メーカーはたくさんあります。それらのほとんどは実験段階にあり、大量生産の規模はまだ形成されていません。

2.4 LiNi 0.6 Co 0.2 Mn0.202

Ni含有量が容量よりも高い場合、Ni含有量が60％を超えると、材料の重要性が徐々に現れます。 622ニッケルコバルトマンガン三元リチウム電池の比容量は523タイプよりも高く、グラム容量は160mA時間以上に達することができ、高電圧の場合でも180mAに達することができます。処理性能は良好です。 622種類の材料の開発は、現在の産業開発の焦点であり、高エネルギー密度のEVバッテリーにも非常に適しています。

三元リチウムイオンの現状と開発

世界規模で、リチウムイオン電池は現在、世界のリチウムイオン電池市場の80％以上を占めており、より高い出力と安全性を必要とする電気自動車の電池市場の81％以上を占めています。国内市場とは対照的に、国内のパワーバッテリーの出荷は2015年に15.7 GWhに達し、そのうちリン酸鉄リチウムバッテリーが依然として市場の69％近くを占めています。三元材料のバッテリー出荷は27％を占めました。さらに細分化すると、乗用車の分野では、バッテリーの種類は三元材料が主流であり、バッテリーの出荷量は1.93GWhに達します。乗用車分野では、主にリン酸鉄リチウム電池を搭載しており、純粋な電気乗用車の電池容量の84％を占めています[5]そして...

今年の1月24日、三元電池の「サスペンション補助金」政策に関する工業情報化部は、最初のヒットの三元リチウム電池メーカーだけでなく、この市場にも一定の制限を課しました。現在、国内の発電所の三元電池製品の品質は確かに不均一です。三元材料自体の安定性は、特に複雑なプロセス要件がある場合、リン酸鉄リチウムの安定性よりも弱いです。セキュリティ上の理由から、この「一時停止」ポリシーは、業界と市場を特定の角度から規制します。これは特定の必要性です。

しかし、リチウム電池の分野では、エネルギー密度、低温特性、電力特性、高温貯蔵特性のすべてが他の材料よりも優れており、リチウム電池の正極材料にとって無視できない力になることは間違いありません。太くて細い髪が期待されます！

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