Činjenice koje biste trebali znati o litijskoj bateriji

1. Uvod

Litij-ionska baterija ili Li-ion baterija je nova generacija zelene i visokoenergetske punjive baterije s izvrsnim performansama, koja je postala jedna od najsuvremenijih tehnologija.

Značajke litij-ionske baterije:

--visoki napon

--veliki kapacitet

--niska potrošnja

--bez efekta pamćenja

--bez zagađenja

--mali volumen

--mali unutarnji otpor

--manje samopražnjenja

--dobre performanse biciklizma

cilindrična baterija s tvrdim i mekim pakiranjem

2. Primjena materijala za litij-ionske baterije

Litij-ionske baterije korištene su u mnogim civilnim i vojnim poljima kao što su komunikacijska polja kao što su mobilni telefoni, potrošnja kao što su prijenosna računala, video kamere i digitalni fotoaparati kao i u područjima putovanja na posao kao što su mala e-vozila.

3. Uobičajeni materijali za litij-ionske baterije

(1) Struktura slojeva:

A.NCM, NCA (ternarni baterijski materijal)

---Na temelju postotka sadržaja nikla, postoje ternarni materijali 111, 422, 523 i 611, koji su ternarni litijevi materijali sa srednjim i niskim sadržajem nikla, kao i 622 i 811 ternarni materijali s visokim sadržajem nikla.

B. litij kobalt oksidi (LiCoO2)

---Temperatura kalciniranja litij kobalt oksida viša je od NCA. Početna učinkovitost punjenja i pražnjenja LiCoO2 je 90%.

C. Litij mangnezijevi oksidi (LiMnO2)

(2) Spinelna struktura

LiMn2O4

(3) Polianion

litij željezo fosfat (LiFePO4)

4. Bacanje novčića ili na temelju čvrstih činjenica pri odabiru litij karbonata i litij hidrata kao izvora litija za ternarnu katodnu bateriju?

U stvarnosti, većina tvornica u Kini odabire litij karbonat kao sirovinu za proizvodnju ternarnih katodnih materijala. Postotak litija u litijevom karbonatu stabilniji je od udjela litijeva hidrata. Osim toga, otpornost na koroziju litij karbonata je bolja od litij hidrata.

Za ternarni 111, 523 koji sadrži relativno nizak postotak nikla, litij karbonat je poželjniji dok je za ternarni 6,811, koji sadrži relativno visok postotak nikla, litij hidrat bolji izbor.

--Talište litij karbonata je 720 stupnjeva, a litij hidrata 471 stupanj.

Tijekom procesa kalciniranja, rastopljeni litij hidrat će se ravnomjernije i adekvatnije pomiješati sa sirovim metalnim materijalima kako bi se smanjili ostaci litija na površini i poboljšao specifični kapacitet ternarnih materijala. Također, litij hidrat s relativno niskom temperaturom kalciniranja smanjit će mogućnost miješanja kationa i poboljšati stabilnost ciklusa.

Nasuprot tome, temperatura kalciniranja litijevog karbonata mora doseći 900 stupnjeva prije nego što se kompozit stabilizira. Materijali ternarnih litijskih baterija s visokim postotkom nikla ne mogu se peći na previsokoj temperaturi, inače će to negativno utjecati na njihovu brzinu punjenja i pražnjenja. Temperaturu kalciniranja za NCM 811, na primjer, treba kontrolirati ispod 800 stupnjeva, dok onu za NCM 90505 treba kontrolirati ispod 740 stupnjeva.

--Temperatura taljenja i raspadanja litijevog hidrata niža je od temperature litijevog karbonata.

--Cijena litij hidrata je viša i zato je viši trošak materijala ternarne katode s niklom.

5. Proizvodni proces

Ovdje je naveden postupak za proizvodnju ternarnog praha sa srednjim i niskim sadržajem nikla i ternarnog praha s visokim sadržajem nikla.

Ternarni prah srednje i niske razine nikla	hrani	Ternarni prah s visokim sadržajem nikla	hrani
	miješanje hrane i punjenje u sagger		miješanje hrane i punjenje u sagger
zračna atmosfera	Prvo kalciniranje	atmosfera kisika	Prvo kalciniranje
	Grubo i fino brušenje		Grubo i fino brušenje
	skrining		skrining
sredstvo za premazivanje	premazivanje	Ovaj proces je neophodan zbog visoke razine PH i slobodnih litijevih iona. U procesu homogenizacije, NCM 811 će se lako skrutiti zbog visokog sadržaja površinskog alkalnog oksida koji apsorbira vodu. Alkalni oksid na površini utjecat će na elektrokemijsku izvedbu u povećanju nepovratnog gubitka kapaciteta i pogoršanja izvođenja cirkulacije. Osim toga, razgradnja Li2CO3 na površini pod visokim tlakom jedan je od glavnih uzroka nadutosti baterije, što dovodi do potencijalnih sigurnosnih opasnosti.	čišćenje
	punjenje u sagger		dehidracija
zračna atmosfera	drugi put kalciniranje		isušivanje
	skrining	sredstvo za premazivanje	premazivanje
	odglačavanje		punjenje u sagger
	šaržno mješovito pakiranje	atmosfera kisika	drugi put kalciniranje
	gotov proizvod		skrining
			odglačavanje
			šaržno mješovito pakiranje
			gotov proizvod

6. Proces kalciniranja

--Neka znanja i iskustva

Unutar peći razlikuje se u redovima i broju utora. Neki će imati 2, 4 ili čak 6 redaka s 1, 2 ili 3 sloja. Predlažemo dva reda s 2-3 slojeva ovisno o veličini vaše peći. Za svaki sagger, pokušajte ne napuniti previše praha, oko 3-5 kg je prikladno. Za svaku tvornicu, temperatura kalciniranja i izdržljivost također variraju, zajedno s vremenom kalciniranja. Neki će sinterirati samo jednom, pa će to učiniti 2 ili čak 3 puta.

--Kakav namještaj za peći odabrati?

(1) Veličina.

Uobičajene veličine saggera su: 320 mm X 320 mm X 60 mm, 320 mm X 320 mm X 65 mm, 320 mm X 320 mm X 70 mm, 320 mm X 320 mm X 75 mm, 320 mm X 320 mm X 85 mm, 320 mm X 320 mm X 100 mm.

(2) Oblici.

Postoje otvoreni saggers s prazninama, zatvoreni saggers s podnožjem i zatvoreni saggers. Kada usporedimo tri saggera, saznajemo da kod gomilanja, sagger sa podnožjima ima najveći razmak, stoga je najučinkovitiji kada se slažu zajedno, dok se zatvoreni sagger ne može koristiti za ovu priliku.

     

(3) Materijali

Kada ljudi kalciniraju ternarne katodne materijale, lom i kemijska erozija dva su pokazatelja da se saggeri moraju promijeniti. Sagger s višim postotkom aluminija ima veću kemijsku inertnost i manji postotak stvaranja kamenca i šljake. Sagger od korund mulita i aluminijevog oksida otporan je na alkalnu eroziju, ali što je veći sadržaj glinice, to je sagger osjetljiviji na toplinski udar. Također, to će biti skuplje.

(4) Stabilnost vožnje bicikla koju biste trebali znati

Na proizvodnoj traci, tvornice obično koriste kordierit mulit sagger sa sadržajem glinice od 40-60%. Naša tvrtka proizvodi namještaj za primarnu i sekundarnu peć, a isporučili smo i otvorene saggere i saggere s podnožjemkorund mulitikordijerit mulitza naše klijente, a vremena ciklusa mogu biti do 15 puta, ali kada se koristi nakon 4 puta, počinje se lagano povećavati.

---Temperatura kalciniranja

Vrijeme kalciniranja neće previše utjecati na kapacitet, SSA, gustoću i PH vrijednost materijala, ali će imati veliki učinak na ostatke litija na površini, kao i na monokristal proizvoda.

Ispitivanje uzoraka	Vrijeme kalciniranja (h)	Kapacitet (mA•h•g-1)	TD(g•cm-3)	SSA (m2•g)	Litij karbonat na površini (%)	pH
523-1	9	156.5	2.48	0.32	0.96	11.75
523-2	11	156.2	2.43	0.31	0.61	11.71
523-3	14	156.3	2.44	0.29	0.31	11.69

--Protok zraka je kritičan

Kao što je prikazano na dijagramu, možemo zaključiti da je ispušni plin nakon reakcije veći od potrebnog kisika, pa se ljudi moraju pobrinuti za pravodobno odzračivanje ispušnog plina, istovremeno osiguravajući dovoljnu opskrbu kisikom. Inače će se brzina reakcije usporiti, ugušiti stvaranje i rast zrnaca, dovesti do neadekvatne kemijske reakcije i na kraju rezultirati lošim djelovanjem proizvoda.

Izvor litija	CO2(L)	para (L)	O2(L)	Ispuh zraka (L)
Litijev karbonat	116.5	233	58	278
Litij hidrat		582	58	278

O2 i volumen ispušnih plinova uključeni prilikom kalciniranja 1 kg NCM 523

--Zaključak

U industriji proizvodnje ternarnih katodnih materijala, postoje dva aspekta vrijedna spomena s obzirom na proces kalciniranja i opremu. Jedan je da budući da postoji toliko mnogo varijanti koje utječu na proces kalciniranja, kvaliteta i izvedba katodnih materijala variraju za svaku seriju proizvoda; Drugo je da zbog različite veličine i dizajna opreme peći i procesa kalciniranja, učinak materijala katode i anode varira u SSA, veličini granula, kao iu oblicima i veličinama monokristala i kristalne teksture. Stoga morate odabrati odgovarajući sagger u skladu s peći, sirovinama i dobro kontrolirati temperaturu kalciniranja.

Metoda kalciniranja čvrste faze na visokoj temperaturi usvojena je za sintezu ternarnih materijala s visokim udjelom nikla. Energetska vrpca za Ni3+ i Ni4+ preklapa se s onom za O, tako da se pri ispuštanju litija O može isprazniti iz rešetke, a miješanje Ni2+/Li+ rezultira nestabilnom strukturom; proizvod je vrlo osjetljiv na vlagu i CO2, s visokom baznom razinom; kritičnije je za stabilnost, sigurnosne performanse, skladištenje i obradu, stoga bi kalciniranje trebalo biti u atmosferi kisika.

Posebna napomena: Sve informacije (sadržaj, slike i grafikoni) koje pišem su ono što sam naučio iz livestreaming dijeljenja kineskog znanstvenika, čiji je Douyin 275511859. Želio bih mu zahvaliti na dijeljenju.