Sviluppo e stato Quo di materiali catodici per batterie al litio

Allo stato attuale, i materiali catodici delle batterie al litio sono principalmente acido cobalto al litio, acido al litio manganese, fosfato di ferro al litio e materiali ternari.

Sviluppo di materiali catodici perlitiobatterie

La prima fase dell'aumento dei materiali del catodo batteria al litio è stata dominata dall'ossido di cobalto al litio (LCO) dal 2005 al 2011. Il mercato dei materiali catodi in questa fase è guidato dalle batterie dei consumatori.

A causa del suo semplice processo di produzione, LCO è diventato la prima generazione di materiale catodo ampiamente utilizzato nel mercato ed è riconosciuto come il materiale catodo più maturo al momento. Questo materiale ha eccellenti proprietà ciclistiche, un'alta energia specifica, può funzionare ad alta tensione e mantenere una tensione stabile durante la ricarica e lo scarico. Tuttavia, a causa di più contenuti di cobalto, il suo prezzo è costoso, e la sua capacità specifica è bassa e scarsa resistenza alle sovraccarico. Un altro inconveniente fatale di questo materiale è che la sua specifica capacità decade rapidamente con tensioni più elevate. Questo perché LI + deve essere rilasciato da LCO durante il processo di ricarica. Sebbene la struttura del materiale possa rimanere stabile quando la quantità di LI + è inferiore al 50%, purché la quantità di LI + è superiore al 50%, il materiale è inclinato alla trasformazione della fase, che porterà a un grande cambiamento di volume , con conseguente polvere delle particelle materiali. Se si continua a caricare a questo punto, la CO nel materiale si dissolverà e rilascerà O2 e la capacità specifica della batteria decade rapidamente. Nonostante il suo alto costo, il litio cobaltato è ancora il materiale catodo preferito per piccole batterie al litio. La densità di energia dell'acido di cobalto al litio è sostanzialmente sviluppata al limite dell'attuale sistema di sostanze chimiche esistenti e apparecchiature di processo e la sua specifica capacità è limitata dal problema della facile decomposizione di elettrolita sotto pressione elevate, rispetto alla sua capacità teorica. C'è ancora un Grande spazio per il miglioramento. Se una svolta è realizzata nella tecnologia elettrolitica in futuro, la capacità specifica dell'ossido di cobalto al litio sarà ulteriormente migliorata.

A causa del grande volume del nuovo mercato dei veicoli energetici, il materiale del catodo della batteria al litio ha inaugurato la seconda fase di sviluppo nel corso del 2014 ~ 2015, e la proporzione del materiale catodo fosfato di ferro al litio (LFP) nel mercato è aumentato rapidamente.

Status quo di materiali catodi per batterie al litio

LFP ha una struttura di scheletro olivina stabile, che è ancora una delle hotspot di ricerca dei materiali catodi con elevata densità di energia, prezzo basso, sicurezza eccellente, lunga durata della batteria e altre caratteristiche. Ma la tensione di questo materiale è solo di circa 3,3 V, che è significativamente inferiore rispetto ad altri materiali positivi, il che significa che la sua densità di energia è anche bassa. Allo stesso tempo, la resistività di questo materiale è relativamente elevata, il che rende la sua conduttività elettrica è scarsa, ma questa mancanza può essere risolta mediante metodo doping, materiale nano o rivestimento, in modo da ottenere buone prestazioni elettrochimiche. Il fosfato di ferro al litio è utilizzato principalmente in utensili elettrici e veicoli elettrici. Il fosfato di ferro al litio è un materiale catodo promettente per le batterie di stoccaggio dell'energia grazie alla sua lunga durata della batteria e alla massima stanza per la riduzione dei costi. La direzione futura è sicuramente risolvere il problema della conduttività e il problema del brevetto.