Entwicklung und Status Quo von Kathodenmaterialien für Lithiumbatterien

Derzeit sind die Kathodenmaterialien von Lithiumbatterien hauptsächlich Lithium-Kobaltsäure, Lithiummangan-Säure, Lithium-Eisenphosphat- und ternäre Materialien.

Entwicklung von Kathodenmaterialien fürLithiumBatterien

Die erste Stufe des Aufstiegs der Lithium-Batterie-Kathodenmaterialien wurde von 2005 bis 2011 von Lithiumkobaltoxid (LCO) dominiert. Der Kathodenmaterialmarkt in dieser Phase wird von Verbraucherbatterien angetrieben.

Aufgrund des einfachen Produktionsprozesses ist LCO zur ersten Generation von Kathodenmaterial, das erfolgreich auf dem Markt verbreitet ist, entwickelt und wird derzeit als reifen Kathodenmaterial anerkannt. Dieses Material hat ausgezeichnete Fahrradeigenschaften, hohe spezifische Energie, kann bei hohen Spannungen arbeiten und bei der Aufladung und Entladung eine stabile Spannung aufrechterhalten. Aufgrund von mehr Kobaltgehalt ist der Preis jedoch teuer, und seine spezifische Kapazität ist niedrig, schlechter Überdachungsbeständigkeit. Ein weiterer tödlicher Nachteil dieses Materials besteht darin, dass seine spezifische Kapazität bei höheren Ladespannungen schnell abfällt. Dies liegt daran, dass Li + während des Ladevorgangs von LCO freigesetzt werden muss. Obwohl die Struktur des Materials stabil bleiben kann, wenn die Menge von Li + weniger als 50% beträgt, solange die Menge an Li + mehr als 50% beträgt, neigt das Material anfällig für die Phasentransformation, was zu einer großen Volumenänderung führt , was zu dem Pulver der Materialpartikel führt. Wenn Sie an diesem Punkt weiter laden, löst sich der CO im Material O2 auf, und die spezifische Kapazität der Batterie wird schnell abfallen. Trotz seiner hohen Kosten ist Lithium-Kobaltate noch das bevorzugte Kathodenmaterial für kleine Lithiumbatterien. Die Energiedichte von Lithiumkobaltsäure hat sich im Wesentlichen auf die Grenze des aktuellen vorhandenen chemischen Systems und der Prozessausrüstung entwickelt, und ihre spezifische Kapazität ist durch das Problem der einfachen Zersetzung des Elektrolyts unter hohem Druck begrenzt, verglichen mit seiner theoretischen Kapazität gibt es immer noch a großer Raum zur Verbesserung. Wenn in Zukunft ein Durchbruch in Elektrolytechnologie hergestellt wird, wird die spezifische Kapazität von Lithiumkobaltoxid weiter verbessert.

Aufgrund des großen Volumens des neuen Energiefahrzeugmarktes, Lithium-Batteriekathodenmaterial, das während des Jahres 2014 ~ 2015 in der zweiten Entwicklungsstufe eingeleitet wird, und der Anteil des Lithium-Eisenphosphat-Kathodenmaterials (LFP) auf dem Markt stieg schnell an.

Status Quo von Kathodenmaterialien für Lithiumbatterien

LFP verfügt über eine stabile Olivin-Skelett-Struktur, die noch einer der Forschungshotspots von Kathodenmaterialien mit hoher Energiedichte, niedrigem Preis, ausgezeichneter Sicherheit, langer Akkulaufzeit und andere Eigenschaften ist. Die Spannung dieses Materials beträgt jedoch nur etwa 3,3 V, was deutlich niedriger ist als andere positive Materialien, was bedeutet, dass ihre Energiedichte ebenfalls niedrig ist. Gleichzeitig ist der spezifische Widerstand dieses Materials relativ hoch, was seine elektrische Leitfähigkeit schlecht ist, aber dieses Manko kann durch Dotierungsverfahren, Material Nano oder Beschichtung gelöst werden, um eine gute elektrochemische Leistung zu erhalten. Lithium-Eisenphosphat wird hauptsächlich in Elektrowerkzeugen und Elektrofahrzeugen eingesetzt. Lithium-Eisenphosphat ist ein vielversprechendes Kathodenmaterial für Energiespeicherbatterien aufgrund seiner langen Lebensdauer der Batterie und des viel Raums für die Kostensenkung. Die zukünftige Richtung ist definitiv, das Leitfähigkeitsproblem und das Patentproblem zu lösen.