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探討正極材料的發(fā)展趨勢(shì)

鋰電聯(lián)盟會(huì)長 ? 來源:鋰電聯(lián)盟會(huì)長 ? 2023-01-29 16:10 ? 次閱讀

隨著電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程的增加以及國家補(bǔ)貼的逐漸降低,對(duì)動(dòng)力電池的能量密度要求也越來越高,正極材料也從最初的NCM111向NCM523、NCM622,甚至是NCM811、NCA逐漸過渡,材料的形貌也從二次顆粒向大單晶顆粒過渡,從而提高了能量密度,負(fù)極也從人造石墨向復(fù)合、高壓實(shí)石墨、硅碳負(fù)極過渡,本文將從各個(gè)企業(yè)的目前的研發(fā)現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展趨勢(shì)的角度去探討正極材料的發(fā)展趨勢(shì)。

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上圖為萬向A123動(dòng)力電池的規(guī)劃以及目前現(xiàn)狀,公司計(jì)劃今年年底完成230Wh/kg動(dòng)力電池的量產(chǎn),但目前還沒有具體量產(chǎn)的消息,最新的消息稱下個(gè)月量產(chǎn),就讓我們拭目以待吧,230Wh/kg選擇的是高電壓NCM523搭配高電壓的體系,從展示的數(shù)據(jù)來看循環(huán)以及安全性能都是不錯(cuò)的,但由于單體電壓過高,其搭載的系統(tǒng)也必須是高電壓,這可能會(huì)給系統(tǒng)的布局帶來一定的困難。

對(duì)于230Wh/kg以上的體系,萬向也給出了自己的布局NCM622-硅碳負(fù)極以及NCM811-高能量密度石墨,這符合國內(nèi)大多數(shù)電池廠家的體系選擇,至于300Wh/kg的項(xiàng)目,估計(jì)要全行業(yè)的努力才能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

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對(duì)于鋁塑軟包裝電池而言,沒有了金屬外殼的保護(hù),安全性主要靠整個(gè)材料體系的選擇上下功夫,不燃電解液,高強(qiáng)度隔膜,正極表面包覆技術(shù)等等在下一代技術(shù)上都會(huì)的得到應(yīng)用。

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下面來看一下行業(yè)巨頭CATL的技術(shù)發(fā)展,這兩張PPT主要講了正極材料設(shè)計(jì)上的一些理念和思路,通過表面的包覆、納米化的處理來保證材料在長循環(huán)過程中的穩(wěn)定性,同時(shí)通過模擬表明通過包覆以后,在高電壓下NCA的活性氧含量是降低的,這樣就顯著提高了循環(huán)性能以及安全性。

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對(duì)于負(fù)極而言,CATL很早就開始研究硅材料的應(yīng)用了,上面兩張主要展示了人造SEI膜對(duì)于循環(huán)過程中材料表面的保護(hù),將破裂和粉化控制在一定范圍內(nèi),從而提高了硅碳負(fù)極的循環(huán)性能。

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下面介紹一下BSAF在高能量密度電池上的進(jìn)展,通過增加Ni含量以及提高充電的截止電壓都能達(dá)到提升電池能量密度的目的。

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通過控制前驅(qū)體的粒徑大小,粒徑分布等參數(shù)實(shí)現(xiàn)材料的電化學(xué)性能,從測(cè)試數(shù)據(jù)也可以看出,寬分布粒徑的材料的壓實(shí)密度優(yōu)于窄粒徑分布的材料,從而可以實(shí)現(xiàn)材料的高壓實(shí)密度。

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從上面兩張圖中可以看出,相同粒徑下,粒徑分布越窄,循環(huán)越好,相同粒徑分布下,粒徑越大,循環(huán)越好,同時(shí)也說明了材料的選擇上需要平衡Ni含量和截止電壓,根據(jù)需要去選擇材料。







審核編輯:劉清

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原文標(biāo)題:高能量密度鋰離子動(dòng)力電池正極材料的發(fā)展研究

文章出處:【微信號(hào):Recycle-Li-Battery,微信公眾號(hào):鋰電聯(lián)盟會(huì)長】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。

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